瓦斯渗流文献综述
含瓦斯煤渗透率理论分析与试验研究
第28卷增2 岩石力学与工程学报V ol.28 Supp.2 2009年9月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2009含瓦斯煤渗透率理论分析与试验研究陶云奇1，2，许江1，程明俊1，李树春1，彭守建1(1. 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044；2. 河南省煤层气开发利用有限公司，河南郑州 450016)摘要：从孔隙率的基本定义出发，充分考虑煤基质吸附瓦斯膨胀、热弹性膨胀、受瓦斯压力压缩对其本体变形的影响，首先给出煤体孔隙率与体积应变、温度及瓦斯压力之间的函数关系，再以Kozeny-Carman方程为桥梁，建立扩容前压缩条件下综合考虑有效应力、温度及瓦斯压力共同影响的渗透率动态演化模型。
相关试验数据验证表明，所建立的渗透率理论模型具有良好的适用性，能反映出一定条件下的渗透率演化趋势。
试验研究表明：煤体孔隙发育程度与渗透率具有较好的一致性，渗透率随孔隙发育程度的增高而增大；当温度和瓦斯压力一定时，渗透率随有效应力的增大而减小，并且瓦斯压力越低减小趋势越明显；有效应力和瓦斯压力一定时，渗透率随温度升高而减小，但其减小幅度基本不受有效应力变化的影响；温度和有效应力一定时，渗透率随瓦斯压力的升高呈先急剧减小而后逐渐平缓的趋势。
含瓦斯煤渗透率与有效应力、温度和瓦斯压力之间关系的研究，为有温度场参与的多场耦合问题的研究提供理论基础，也为高温矿井瓦斯抽放率的提高提供技术支持。
关键词：采矿工程；渗透率；有效应力；温度；瓦斯压力；孔隙率中图分类号：TD 712 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2009)增2–3363–08 THEORETICAL ANALYSIS AND EXPERIMENTAL STUDY ONPERMEABILITY OF GAS-BEARING COALTAO Yunqi1，2，XU Jiang1，CHENG Mingjun1，LI Shuchun1，PENG Shoujian1(1. Key Laboratory for Exploitation of Southwestern Resources and Environmental Disaster Control Engineering，Ministry of Education，Chongqing University，Chongqing400044，China；2. Henan Provincial Coal Seam Gas Development and UitilizationCo.，Ltd.，Zhengzhou，Henan450016，China)Abstract：From the basic defination of the porosity，the absorption gas expansion，thermoelastic expansion of coal matrix and the influnce caused by gas pressure on coal matrix body dirtortion are considered fully. After showing the function relation between coal porosity and volumetric strain，temperature，and gas pressure，by using Kozeny-Carman equation，the dynamic evolvement model of permeability which is comprehensively influenced by effective stress，temperature，and gas pressure is established before expansion and under the condition of compression. Correlative test data show that this model has good applicability，and can reflect the development of the porosity under certain condition. The study shows that：porosity development degree and permeability of coal have good consistency，and the permeability increases as the porosity development degree increases；when temperature and gas pressure are fixed values，porosity reduces as the effective stress increases，meanwhile the tendency of the reducement is more obvious when the effective stress is smaller；when the effective stess and gas pressure are fixed values，porosity reduces as the temperature increases，however，its decrescent extent is basically not influenced by effective stress；when temperature and effective stress are fixed values，the permeability of coal收稿日期：2008–07–10；修回日期：2008–09–25基金项目：国家自然科学基金资助项目(50534080)；重庆市科技攻关计划重大项目(CSCT，2006AA7002)作者简介：陶云奇(1979–)，男，博士，2003年毕业于焦作工学院采矿工程专业，主要从事安全工程与渗流力学方面的研究工作。
文献综述 煤矿矿井瓦斯防治综述
煤矿矿井瓦斯防治综述摘要随着中国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加。
这对我国煤炭企业安全生产形成了巨大威胁，同时也给煤炭研究工作者提出了更大的挑战。
当前，区域性、局部性瓦斯防突结合，以保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术,得到了长足发展。
同时，煤炭化工的探索、计算机技术的发展以及神经网络理论、模糊理论的兴起，也为催化氧化技术，数字化瓦斯预测及神经网络预测模型等新兴瓦斯综合治理技术提供了理论基础和实现可能。
本文概述了我国瓦斯防治的发展历程，发展现状和方向，以及当前瓦斯防突治理的相关新技术。
关键字：瓦斯防突；瓦斯抽采；神经网络；催化氧化1.矿井瓦斯及瓦斯灾害处理的必要性1.1矿井瓦斯矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。
煤矿术语中的瓦斯主要成分就是甲烷。
甲烷是一种无色无味无毒的气体；微溶于水。
标准状态时的密度为0.7163kg，与空气的相对密度为0.554；其扩散速度是空气的m1.34倍，当巷道风速低、风流含有瓦斯时，容易在顶板附近想成瓦斯集聚层。
另外，甲烷具有强烈温室效应的气体,其温室效应为二氧化碳的21倍,对臭氧层的破CO的7倍。
[]21-坏能力是21.2瓦斯突出灾害处理的必要性煤炭是中国的主要能源,约占一次能源的70%,同时中国也是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家。
据统计[]43-，从1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑在垂深280 m煤巷掘进发生第一次有记载突出以来,到1995年底,国有重点煤矿中先后有138个矿井发生了10 815次煤与瓦斯突出,死亡1 266人。
在10 521次有突出煤量记录的煤与瓦斯突出中,共突出煤炭81.58万t,平均突出强度为77.5 t/次。
在有瓦斯量记录的4 675次煤与瓦斯突出中,共突出瓦斯量6 798.3万3m,平均每次突出瓦斯量1.45万3m。
事故造成的人员伤亡和经济损失为企业和矿井的生产和效益带来了严重威胁。
具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验
收稿日期 ： ２ ０ １ １ ０ １ １ ７ 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （ ） ５ ０ ６ ７ ４ １ １ １， ５ １ ０ ７ ４ １ ９ ７ 作者简介 ： 曹树刚 （ ） ， 男， 博士 ， 重庆 大 学 教 授 、 博 士 生 导 师， 主 要 从 事 采 矿 工 程、 安 全 工 程 的 教 学 与 研 究， （ ） １ ９ ５ ５ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ 。 ｃ ａ ｏ ｓ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ＠ｃ ｇ ｑ
８ ９］ 关系 ； 刘保县等 ［ 研究了电场和交变电场对煤 瓦斯 １ ０］ 渗流 的 影 响 ； 黄 启 翔 等［ 通过 保持 轴向 压力不 变 而
改变围压和保持围压不变而改变轴向压 力两 种 加载 对型煤试件的瓦斯渗透特性 进行了 实 验研究 ； 方式 ，
１ １ １ ２］ 王宏图等 ［ 研究了地应力 、 地温 、 地电效应和地电 ］ １ ３ 孙 培德等 ［ 通 过变 化 的 场对 煤 中 瓦 斯 渗流 的 影 响 ；
具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验
曹树刚 ， 白燕杰 ， 李 勇， 郭 平， 刘延保
（ 重庆大学 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室 ， 重庆 ４ ） ０ ０ ０ ４ ４
摘 要： 采用自主研制的三轴瓦斯渗透仪进行了原煤试件在固 定瓦 斯压力 下 ， 不 同围压和 轴向 随 着 围 压 的 增 加， 原 煤 煤 样 的 渗 流 速 度 呈 下 降 趋 势， 这种影 压力的瓦斯渗流实验 。 实验结果表 明 ， 响对原始损伤严重的煤体更加明显 ， 并建立了渗 流速度 围 压二 次函数关 系的一 般 表 达 式 。 原 煤 煤 应变关系类似于应力 应变关系 ， 因 此， 可以利用原煤渗流速度的变化间接反映煤体 样的渗流速度 的受力损伤演化过程 ， 有效应力对原煤煤样的渗流速度影响总体上 可以 分为敏 感阶段和平 缓阶段 ， 在敏感阶段 ， 煤样的渗流速度变 化 大 ， 而 在 平 缓 阶 段， 煤 样 的 渗 流 速 度 变 化 小。在 不 同 的 应 力 条 件 下， 煤体中孔隙裂隙发育程度和开 闭 程 度 不 同 ， 影 响 煤 体 内 的 瓦 斯 内 能 和 弹 性 变 形 能， 也影响煤体 的破坏形式 。 关键词 ： 采矿工程 ； 原煤 ； 渗流速度 ； 有效应力 Ｔ Ｄ ７ １ ２ 中图分类号 ： 文献标志码 ： Ａ
某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验研究
某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验研究摘要：煤岩渗透是煤岩抽采过程中关键影响因素之一。
本文旨在全面研究煤岩渗透特性，从而为煤岩抽采提供可靠的理论支持。
本文采用实验方法，通过室内压力管试验，建立一系列某高瓦斯矿煤岩渗透特性实验模型。
结果表明，洞口压力随着渗流面积增加而上升；某高瓦斯矿煤岩有较高的渗透率，与岩性和亲水性有关。
综上所述，本文为煤岩抽采提供了可靠的理论支持。
关键词：瓦斯矿煤岩；渗透；实验研究1.言煤岩抽采是用于提取煤炭的采矿技术。
它是通过抽取地下煤层中的煤炭来支撑采矿的一项重要技术，其中渗透特性是影响采矿过程中的关键因素之一。
为了更好地控制煤层的开采，有必要研究煤岩的渗透特性。
本文旨在全面研究煤岩渗透特性，从而为煤岩抽采提供可靠的理论支持。
2.实验研究2.1验场地选择本文实验选择了某高瓦斯煤矿为实验场地，在该矿实验以室内压力管法为主，考察该煤矿煤岩渗透特性，并建立一系列实验模型，以验证某高瓦斯煤矿煤岩渗透特性。
2.2验设备和材料实验设备主要包括：高度计，土压力计，普通压力计，塑料杯，压力管，抽象装置，煤岩细节采样钻管和排气膜。
实验材料主要包括：渗透剂（烷基氯磺酸乙酯），支撑剂（泥土）和测试煤岩样品。
2.3验方法首先，根据实验原理，安装实验设备，按照实验要求，准备测试煤岩样品；其次，将测试煤岩样品放入实验管中，添加渗透剂和支撑剂，检查填充是否良好；第三，将压力管安装在管内，给压力管通气，测量多个点的压力，记录各个点的压力数据；最后，将实验结果分析整理，对某高瓦斯矿煤岩渗透特性进行有效描述。
3.果分析通过实验，获取了某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验数据，洞口压力曲线随着渗流面积的增加而上升，呈现出典型的S型曲线，并且某高瓦斯矿煤岩的渗透率较高，与煤岩岩性、亲水性有关。
4.结论本文通过室内压力管法，研究了某高瓦斯矿煤岩渗透特性，实验结果表明，洞口压力随着渗流面积增加而上升；某高瓦斯矿煤岩渗透率较高，并与岩性和亲水性有关。
煤样瓦斯渗流的数值分析
２ 结 果 与 讨 论
２ ． １ 与实验 数据 的 比较
ｏ ． ０ ２５
计算时分别选取低渗透率的寺河矿和高渗透率
的赵庄矿 ， 参照文献 ［ ５ ］ 中的实验条件和相关数据 ，
妄 ［ ｖ ） ＋ （ ｒ 每 ］ ＋ ［ ｒ ， ｖ ｒ ｖ ， ） 一 等
＋
軎 告＋ ］ ］ ＋ 熹 ｚ 鲁一 ｃ Ｖ ） ］
１ 数 学模 型及 参数设置
１ ． １ 基 本假 设
拈
ｐ
建立煤层 瓦斯渗流数学模型的假设 如下 ： 煤样 中瓦斯视为理想气体； 煤样为各 向同性多孔介质 ； 煤 样 中有效应力恒定 ， 渗透率在流动过程 中保持恒定 ； 瓦斯运移符合达西定律 ； 煤岩介质 为单相 的瓦斯所 饱和； 不考虑煤样对 瓦斯 的吸附且运移过程 中温度
数学模型 由质 量守恒 方程 （ １ ） 、 动量守恒 方程 （ ２ ） 和（ ３ ） 、 惯性阻力系数方程 （ ４ ） 、 渗透率方程（ ５ ） 和
瓦斯状 态 方程 （ ６ ） 构成 叫 。
田智威［ ６ ］ 对瓦斯渗流过程 中物性对渗流过程 的影响
进 行 了研究 ， 肖晓春 等［ ７ ］ 等 研 究 了低 压 下 Ｋｌ ｉ ｎ ｋ ｅ ｎ —
第 ３期
煤样 瓦斯 渗 流的数 值 分析
４ ７
附 和解 吸影 响 的质量 源项 ， Ｐ ａ ／ ｓ ； 为 甲烷 的动力 粘
（ ４ ） 对 称轴 边界
度， Ｐ ａ ・ ｓ ； Ｓ （ 一， ． ， ） 是作用在微元体上的外部作 用力 ， 即动量源项 ， ｍ２ ／ ｓ ￣ Ｃ ２ 为惯性阻力系数 ， ｍ＿ 。 ；
式中 Ｐ 为 煤 样 中 甲烷 压 力 ， Ｐ ａ ； 为 煤 样 中 甲烷 密度 ， ｋ ｇ・ Ｉ ｎ ； Ｐ 为标 准状 态 下 的 甲烷 压力 ，
瓦斯渗流——渗流力学作业(ppt文档)
Thank you!
3 研究内容
3.4 非线性瓦斯流动理论
国内外许多学者，认为 Darcy ,s law偏离的原因主要有流量过 大、分子效应、离子效应和流体本身的非牛顿态势。随着煤 层瓦斯流动理论研究的不断深入，其发展趋势越来越偏向地 球物理场作用下的非线性、非达西渗流问题。以其中最典型 的理论模型为幂定律(Power Law)模型。
Fick扩散定律就是 把扩散流体的速度 与这种流体的浓度 梯度线性地联系起 来。
3 研究内容
3.3 瓦斯渗透与扩散理论
瓦斯渗透与扩散理论认为,煤层内瓦斯运动是包含渗透和 扩散的混合流动过程。甲烷和煤体表面接触后，先由甲烷 压力梯度引起渗流（大的裂隙、孔隙中占优势）；在其浓 度梯度的作用下由高浓度向低浓度扩散，这种过程在小孔 与微孔系统内占优势。
渗
流
理
论
方
Louis证明了立方定律，在此基础上
面
Tsang等提出了修正立方定律
2 国内外研究现状
林柏泉等
研究了围压不变的条件下煤体的渗透率 随瓦斯压力、煤体变形的变化规律
现 代
开展了不同围压、不同孔隙瓦斯压力下
渗
煤的三轴压缩试验，研究了瓦斯渗流对
流 梁冰等 煤体力学变形性质的影响 力
学
实 验
通过试验研究了有效应力和煤体颗粒的
B
v k dp u dx
多为学者不断地进行修正和完善
C 瓦斯流动的数学模型
3 研究内容
3.2 线性瓦斯扩散理论
煤是一种典型的多孔介质， 根据气体在多孔介质中的 扩散机理的研究，可以用 诺森数kn来表示。当kn》 10，属于菲克型扩散。而 对于煤体内的瓦斯运动基 本符合菲克定律。
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究煤矿采空区上覆岩层结构和移动规律分析综放工艺在开采高含量瓦斯厚煤层的推广应用中之所以遇到困难，往往是由于综放面上隅角瓦斯易超限，从而被迫断电撤人、中断生产所导致的。
上隅角瓦斯的主要来源一是工作面煤壁释放出的瓦斯，二是采煤工作面新采落下来的煤炭中散发出来的瓦斯，三是从采空区涌出的瓦斯，其中采空区涌出瓦斯是主要的来源。
由于采动影响在采动断裂带形成的破断裂隙和离层裂隙，采动裂隙网络与采空区相连通形成采动断裂带，由于瓦斯的升浮、扩散和渗透作用，在采动断裂带形成瓦斯富集区，这是瓦斯抽采的重点区域。
因此，要研究采空区内瓦斯的渗流规律，有必要先研究采空区岩体的垮落特征，按照采场覆岩横向采动特征，将采空区按照自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区在横向进行划分，弄清各区碎胀系数、空隙率的分布特点；研究采空区上覆岩层采动断裂带的高度、碎胀系数及空隙率等特征，以便较全面地分析和研究采空区内空气—瓦斯混合气体在冒落带和采动断裂带内的渗流规律。
采空区瓦斯流场数学模型研究煤矿采空区内的瓦斯流动情况，建立起瓦斯流场的数学模型，对于认识采空区内瓦斯的真实流动状况以及对于进行数值模拟都有重要的基础意义。
垮落带之上的采动断裂带，在存在破断裂隙和离层裂隙相互贯通的同时，煤岩体内的裂隙还会与综放采场和采空区连通。
研究瓦斯在采动断裂带内的渗流、升浮和扩散原理，可以为解释采动断裂带是瓦斯聚集带，为其内布置钻孔抽采、巷道排放等瓦斯治理技术提供科学依据。
求解方法的选择FLUENT提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。
三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。
分离解和耦合解方法的区别在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，耦合解是同时解。
两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：湍流或辐射）。
隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。
《基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性实验研究》范文
《基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性实验研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采和利用，煤层瓦斯问题逐渐凸显，其渗流特性的研究对于煤矿安全生产和瓦斯治理具有重要意义。
煤层瓦斯渗流受多种因素影响，其中层理效应是影响瓦斯渗流特性的重要因素之一。
本文通过实验研究的方法，探讨基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性，以期为煤矿瓦斯治理提供理论依据和技术支持。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用具有明显层理结构的煤样作为研究对象，保证实验的代表性和可靠性。
2. 实验方法采用穿层钻孔的方式，在煤样中设置不同深度的钻孔，并通过控制变量法，研究不同层理结构、不同钻孔深度和不同瓦斯压力条件下，煤层瓦斯的渗流特性。
三、实验过程与结果分析1. 实验过程（1）制备煤样，确保煤样具有明显的层理结构。
（2）在煤样中设置不同深度的钻孔，并记录钻孔位置和层理结构。
（3）通过控制瓦斯压力，观察瓦斯在煤层中的渗流情况，记录相关数据。
（4）分析不同层理结构、不同钻孔深度和不同瓦斯压力对瓦斯渗流特性的影响。
2. 结果分析（1）层理结构对瓦斯渗流特性的影响：实验发现，煤层中存在明显的层理结构，瓦斯的渗流速度在层理面处显著增大。
这是因为层理面为瓦斯提供了更多的通道，使得瓦斯更容易渗透。
此外，层理结构还会影响瓦斯的流向和分布。
（2）钻孔深度对瓦斯渗流特性的影响：随着钻孔深度的增加，瓦斯的渗流速度逐渐增大。
这是因为钻孔深度的增加使得瓦斯能够更深入地渗透到煤层中，扩大了瓦斯的流通通道。
然而，当钻孔深度达到一定程度后，继续增加钻孔深度对瓦斯渗流特性的影响逐渐减弱。
（3）瓦斯压力对瓦斯渗流特性的影响：随着瓦斯压力的增加，瓦斯的渗流速度也相应增大。
高瓦斯压力使得瓦斯分子之间的相互作用力增强，从而加速了瓦斯的渗流。
然而，过高的瓦斯压力可能导致煤层破裂，对煤矿安全产生不利影响。
四、讨论与结论通过实验研究，我们发现层理效应对煤层瓦斯渗流特性具有显著影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
瓦斯渗流影响因素文献综述1引言煤炭是我国的主体能源，在一次能源结构中占70%左右。
在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。
煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业【1】。
煤炭形成过程中会伴生大量以甲烷为主的烃类气体，俗称瓦斯或煤层气。
瓦斯的形成、存储和释放一直伴随着整个成煤过程。
在漫长的地质年代中，随着含煤地层经受各种构造运动，至今已有大部分瓦斯逸散到大气中，仅有部分还保留在煤层和岩层中。
一方面，井下瓦斯灾害是煤矿生产过程中的最严重灾害之一；另一方面，煤层气又是一种清洁能源。
我国煤层气资源很丰富，是我国重要的接替能源之一，并且合理开发煤层气资源可以从根本上消除除煤矿瓦斯灾害隐患。
众所周知，煤是孔隙-裂隙双重介质，与煤伴生共存的瓦斯以吸收、吸附和游离状态赋存于煤层中。
影响煤层瓦斯运移和富集的主控因素主要为所在区域的煤岩性质、煤系地层的地球物理场及地质构造。
采矿活动虽不会改变所在区域的煤岩性质和地质构造格局，但必然会引起局部地球物理场发生变化，从而导致煤层中本已平衡的瓦斯再次发生迁移和重新分布。
然而瓦斯在煤体中的再次运移和重新分布也是井下发生瓦斯灾害特别是瓦斯动力灾害的根本原因。
渗流是指流体在多孔介质内的流动。
含瓦斯煤的瓦斯渗流研究是在地球物理场作用下对瓦斯在煤体中流动状态的研究。
在煤矿开采的各种瓦斯动力现象中，煤层瓦斯的突出、涌出等均与煤层的渗透性有关，因此，系统的研究煤层的渗透性能，是防止煤矿自然灾害的理论基础【2】。
并且煤层气在煤层中的渗流状态，如流动的难易等因素在很大程度上影响着煤层气抽采的效率。
因此对瓦斯渗流的研究对预防瓦斯动力灾害、煤层气开采及提高瓦斯抽放效率有重要意义。
2国内外研究现状2.1渗流力学研究现状渗流力学研究流体在多孔介质的运动规律，孔隙介质、裂缝一孔隙介质以及各种类型的毛细管体系等均属多孔介质，渗流力学是流体力学与多孔介质理论和表面物理化学等学科交叉渗透产生的一个独立的学科领域,是多种工程技术的理论基础【3】。
由于多孔介质广泛存在于自然界，工程材料和动植物体内，因而就渗流力学的应用范围而言，大致可划分为地下渗流，工程渗流和生物渗流3个方面。
现主要论述地下渗流力学的发展状况。
1856年达西定律的建立标志着渗流力学的诞生，自此后的160多年时间里渗流力学不论在基础理论、研究内容、考虑因素、实验手段以及跟其他学科交叉渗透的程度，在理论深度还是在应用广度上都有了很大的发展。
地下渗流力学发展大致经过了经典渗流理论的研究和现代渗流理论的研究【4】。
2.1.1经典渗流理论研究1、渗流力学基本理论的建立1856年，法国工程师H.Darcy在解决Dijon的城市给水过程中，在一系列的实验基础上，总就出了线性渗流方程，即流体通过沙柱横截面体积流量Q与横截面积A和水头差h1—h2成正比，而与沙柱长度成反比，其原始公式是L h h A K Q 21'-= （2.1）多年来基于Darcy 定律建立的经典渗流理论逐步发展完善。
但是达西定律有他的适用范围，即雷诺系数在1~10之间。
超越了这个范围，流体的流动就为非线性了，不在适用Darcy 定律。
而一般采用P .Forchheimer 公式【5】。
基于达西定律，法国工程师、水力学家Arsene Jumes Emile Juvenal Dupuit ，针对缓变流动的潜水，于1863年提出用潜水位h 代替侧压水头【6】，这种处理方法使得同一剖各点的渗透速度相等。
得益于Dupuit 假设，Darcy 定律在实际中被迅速推广，这也使得渗流力学得以迅速发展。
另外在1904年，法国数学家Joseph Boussinesq 在认为液体水是不可压缩的情况下利用上述假说给出了潜水流动的微分方程【7】，这为以后的非稳定渗流的研究奠定了基础。
在此之后，俄国的数学力学专家N.E.儒可夫斯基在19世纪末对渗流问题进行了研究，并正确的指出了渗流问题跟热传导在数学上有相似性，并与1889年导出了渗流的微分方程，此后的渗流力学在20世界有了长足的发展。
以上的研究构成了早期渗流力学的理论基础，为以后的渗流力学研究铺垫了基石。
2、稳态渗流，非稳态渗流研究现状稳定流理论与上述渗流的基本理论都主要是在研究潜水渗流问题是发展起来的。
稳定流理论主要代表性内容有Dpuit —Forchheimer 流量公式、Dupuit 潜水井流公式和Theim 潜水井流公式。
稳定流理论的发展，使地下水渗流力学进入到定量研究阶段。
但由于不含时间变量，稳定流理论显然不能刻画渗流的时间变化过程。
非稳定流理论是在研究承压水问题的过程中发展起来的，这当中以CharlesVernon Theis为代表的美国水文地震学家的贡献最为突出。
，Theis借鉴热传导问题的研究方法，，建立了均质承压含水层完整井抽水问题的非稳定渗流模型，给出了著名的Theis公式。
借鉴Theis的建模思想帮求解方法，Hantush和Jacob给出了越流一承压井的解【4】。
基于经典渗流力学的不断发展和完善，20世纪20年代,建立了单向气体在均匀介质中渗流方程,其稳态渗流方程具有拉普拉斯方程的形式,其非稳定渗流方程为非线性抛物形方程。
20世纪三四十年代,基本上解决了不可压缩与微可压缩单相液体渗流问题。
1942年,Buckley&Leveret在忽略毛细力时给出了一维两相渗流方程的解。
20世纪60年代,提出了双重介质渗流问题。
20世纪70年代,closman 提出了三重介质渗流模型。
20世纪80年代,郭尚平院士、刘慈群及陈钟祥教授,张蔚榛院士等专家深入研究了双重与三重介质渗流和复杂的物理化学渗流,取得了重大进展。
20世纪90年代,郭尚平院士、吴望一教授等专家提出了生物多重介质渗流模型,为人类的健康事业做出了重要贡献。
孔祥言与卢德堂教授潜心研究了多孔介质对流等问题,取得了显著的成果。
总之，取决于理论自身特点，经典渗流|问题也相对较简单，其数学模型基本是拉普拉斯方程、傅里叶热传导方程和二阶非线性抛物型方程【8】。
2.1.2现代渗流理论研究随着研究的进一步的深入，渗流力学也有了进一步的发展，其大致有以下进展，耦合理论的建立即研究、渗流计算方法的进展、非牛顿流体渗流理论的研究、非等温渗流的研究、物理化学渗流的研究、非线性渗流的研究等等。
现在着重介绍耦合在渗流力学的建立和发展及应用。
1923年，Tezraghik【9】提出了有效应力的概念并给出了其计算公式首先应用于土壤力学分析。
由于Tezraghik的一维固结理论，考虑了渗流对土体固结的影响，由此揭开了渗流力学和固体力学关系研究的新篇章，形成了一门新的学科流固耦合力学，目前对其研究仍然方兴未艾。
该理论也打开了对流固耦合渗流理研究的大门。
Biot(1941)【10】将水容量所和孔隙流体压力p的变化也增加为状态变量，本构方程是七对状态变量之间的物理关系，此本构方程是考虑渗流中流固耦合效应的第一个力学理论。
该理论认为，在缓慢渗流准静态的情况下，孔隙水压力不能引起各向同性的多孔介质的剪切变形，但对各方向正应变的影响是相同的，同样，剪应力对水容量增量的变化无影响，而各法向应力对水容量增量的影响是相同的。
但Biot建立的三维固结模型只考虑了介质变形对流体质量(孔隙变化量△n引起的孔隙储水性变化)守恒的影响，没有考虑其对渗透率(孔隙变化量△n引起的流量变化)的影响，因此只能反映流固的线性耦合作用。
Biot的耦合理论适合孔隙变化量，多孔介质和渗透率的关系方程，有效应力原理是这个理论的基本框架，孔隙变化量是影响孔隙水压和渗透率的关键指标，所以渗流。
应力耦合问题确切的说是介质应变耦合或渗流-孔隙变化问题。
考虑到多孔介质与孔隙流体之间的相互作用在弹性状态下的复杂性，所以渗流-应力耦合概念是相互作用机制物理描述的某种简化提法【11】。
2.2瓦斯渗流理论研究现状煤属于空隙—裂隙双重介质，瓦斯因采矿活动引起的在煤层中的流动属于以上所说的渗流。
2.2.1瓦斯流动理论基础的研究现状1、线性瓦斯流动理论线性瓦斯流动理论包括线性瓦斯渗流理论、线性瓦斯扩散理论及瓦斯的渗流—扩散理论。
该理论的建立主要是基于煤体中存在空隙和裂隙双重通道，瓦斯在空隙中的流动属于渗流，在裂隙中流动属于扩散。
1.1线性渗流理论线性渗流理论认为瓦斯在煤体中的流动符合达西定律，即，同一介质，流体流过介质的流速与流体的压力梯度成正比。
1965年，文【12】从渗流力学角度，把多空介质的没看成一种大尺度均匀分布的虚拟介质，在我国首次提出了煤层瓦斯的渗流理论—线性瓦斯渗流理论，这一理论的提出对我煤层瓦斯流动理论的研究产生了深远的意义。
在达西定律理论的基础上，八十年代，瓦斯流动理论研究又趋于活跃，主要是修正和完善煤层瓦斯流动的数学模型，焦点是煤层瓦斯流动方程的修订。
文【13】结合相似理论，研究煤层瓦斯流动的完全解，采用朗格缪尔方程来描述煤层瓦斯等温吸附量，提出了煤层瓦斯的流动方程式；文【14】提出并修正了煤层真是瓦斯流动方程；八十年代末，孙培德【15】-【16】总结前人的基础上修正完善了均质煤层瓦斯流动的数学模型，并同时发展了非均质煤层瓦斯流动的数学模型；随着计算机的发展和应用，一些数值模拟软件的引入来对瓦斯在煤层中流动进行模拟，是的我国对瓦斯渗流研究有的大步的进展。
1.2线性扩散理论线性瓦斯扩散理论认为瓦斯在煤层中流动服从线性扩散定律—菲克定律（Fick，s law）。
即，瓦斯在煤层中流动流速与瓦斯本身的浓度梯度成正比。
对扩散理论的研究多数在欧美等国家，我国在这方面的研究比较少，他们认为,各种采掘工艺条件下采落煤的瓦斯涌出、突出发展过程中已破碎煤的瓦斯涌出和在预测煤层瓦斯含量和突出危险性时所用的煤钻屑的瓦斯涌出等间题,皆可归结为煤屑的瓦斯扩散问题。
众所周知,扩散是由于分子在介质中的自由运动使某物质由高浓度体系运移到低浓度体系的浓度平衡过程。
Fick扩散定律正是把扩散流体的速度与这种流体的浓度梯度线性地联系起来。
然而,煤屑中的瓦斯涌出过程是一个很复杂的过程。
从分子运动观点来看,瓦斯气体分子在孔隙壁上的吸附和解吸是瞬间完成的但实际上瓦斯通过煤屑的流动需要一定的时间,这是因为瓦斯由煤屑的不同大小的孔隙和裂隙涌出时要克服阻力。
因此他们认为把瓦斯从煤屑中的涌出过程看作是气体在多孔介质中的扩散,其涌出规律符合Fick 线性扩散定律,并以此对煤屑瓦斯扩散规律地行了深入的理论探讨和实测分析研究【17】。
1.3瓦斯渗流—扩散理论瓦斯渗流扩散理论认为瓦斯在煤层中的流动是渗流与扩散的混合过程。
随着瓦斯运移规律的研究的深入发展，国内外许多专家都认同瓦斯渗流扩散理论。
在国内，1986年以来已孙培德为主的学者经过大量了研究，以瓦斯地质等【18】的新观点来认识瓦斯运移机理中明确指出：煤层内瓦斯流动,实质上是可压缩性流体在各向异性且非均质的孔隙—裂隙双重介质中的渗透—扩散的混合非稳定流动。