實驗室中煤芯吸附瓦斯過程中，煤芯受到圍壓及甲烷流動的影響在不同位置發生不同程度的變形。常見的煤體模型為雙重孔隙—裂隙介質，在假設過程中，基質系統與裂隙系統的幾何模型重合，即基質與裂隙共用一個幾何模型。本案列嘗試將基質與裂隙分開(模型1），并與基質、裂隙重合時的模型(模型2）進行比較。

圖1 模型1的甲烷壓力、位移、應力、應變分布云圖

 

圖2 模型2的甲烷壓力、應力、應變分布云圖

圖3 模型1、2AB兩點甲烷壓力變化

圖1、圖2中可以看到，模型1、2的分布云圖存在很大的差異性，這主要與模型的構建不同有關。模型1中靠近注氣孔的裂隙中甲烷壓力首先增大，然后向周圍的裂隙以及基質滲流，直到滲流到整個基質、裂隙中。而模型2中靠近注氣孔的基質、裂隙中甲烷均增大，且裂隙中甲烷壓力增加的速度快，這與基質、裂隙中滲透率不同有關。模型2中基質與裂隙在模型任意位置靠著質量交換維持著聯系，交換速率與兩者的壓差有關，即壓差越大，交換速率越大。模型1基質與裂隙的質量交換只存在基質與裂隙接觸邊界處，相當于滲透率不同的兩個多孔介質串聯在一起。基質、裂隙組合構建不同對甲烷流動、煤體變形產生影響，模型1的甲烷壓力首先在裂隙中滲流，然后逐漸向基質滲流，根據基質、裂隙滲透率的不同，甲烷壓力變化如圖1。AB兩點甲烷壓力變化如圖3所示，其分布趨勢滿足上述分析。模型1、2的位移變形情況，也隨著甲烷壓力分布不同存在差別。以有效應力分析為例：模型1的有效應力在注氣孔邊界存在應力集中，但集中點僅限于部分，基質右下角的應力大于周圍的應力，逐漸向右上變轉移，最后各個位置應力保持一致。模型2的注氣孔附近應力均大于周圍應力，其與模型1存在明顯差異，這就與甲烷壓力分布有很大關系。

從上述模型比較分析來看，基質、裂隙不同的構建方式影響甲烷壓力分布，進而影響煤體變形。一般情況下，大尺度煤層抽采瓦斯過程，采用的是模型2。這也給建模提供方便，實際煤層情況復雜，裂隙排列隨機分布，再考慮裂隙與基質分開，會給建模帶來不方便。