煤层气的开采实际上经历了解吸、扩散、渗流3个连续阶段,首先煤体微孔隙内表面吸附煤层气因孔隙压力降低而解吸,扩散至裂隙中转变为游离态煤层气,然后由于裂隙和钻井井孔之间的压力梯度和煤层气的浓度梯度而产生煤层气渗流,从而游离态气体向井孔移动,最后由井孔抽出。在此过程中,当煤储层压力降至解吸临界压力以下时,解吸量随煤储层压力继续下降而不断增多,从而提高解吸速度;另一方面,在煤层气的运移过程中,随着煤储层压力降低使得煤体发生变形,促进煤体孔隙和裂隙的扩展和延伸,煤层渗透系数增大,进而提高渗流作用效果,因此地应力是影响煤层气解吸、扩散、渗流和产量高低的重要因素。
有效应力是导致煤样变形的重要因素,在加卸载过程中研究有效应力与渗透率及渗透系数的关系可进一步弄清煤层气运移规律,并搞清煤层气运移的主控因素,为煤层气开采提供科学依据。在加载过程中,有效应力也是影响渗透率和渗透系数变化的重要参数,随有效应力减小,渗透率和渗透系数也随之减小,其关系曲线呈正指数减小趋势。在对煤体卸载时,即轴压和孔隙压力减少的过程中,有效应力与渗透率和渗透系数呈抛物线关系,即随轴压和孔隙压力减少,有效应力不断减小,渗透率和渗透系数先减小,后增大。