水瓦斯煤三相耦合煤岩强度实验研究

"水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究" 在煤炭开采过程中，煤岩的稳定性对于矿山安全至关重要。本文主要探讨了水、瓦斯以及煤三者之间相互作用对煤岩强度特性的显著影响。基于非饱和多孔介质混合物理论和有效应力原理，研究人员构建了一个描述含水瓦斯煤岩破坏规律的模型。该理论考虑了煤岩中的水分状态，特别是在瓦斯存在的环境下，如何改变煤岩的力学性能。 在模型中，基质吸力应力因子被引入，它反映了煤岩中水分的状态对整体强度的影响。通过实验方法，研究者得到了基质吸力与煤岩含水率之间的关系曲线，进一步推导出在水、瓦斯和煤三相耦合条件下的煤岩强度与瓦斯压力及含水率的具体数学关系。 实验部分采用了三轴压缩强度测试，以验证理论模型的准确性。实验结果显示，基质吸力在煤岩强度中起到关键作用。当水和瓦斯共同作用时，随着瓦斯压力的增加，煤岩的峰值强度呈现线性下降趋势；而随着含水率的增加，煤岩的强度则以指数方式快速降低。这些发现对于理解和预测煤矿开采中可能发生的煤岩失稳和灾害具有重要价值。 此外，这项研究还涉及到了煤岩的含水率、瓦斯压力和有效应力三个关键参数，它们共同决定了煤岩在复杂环境下的强度表现。通过深入理解这些参数之间的相互作用，可以为矿井的安全管理和防灾减灾提供科学依据，有助于制定更有效的开采策略和安全措施。 关键词：煤岩、含水率、瓦斯、有效应力、强度特性 中图分类号：TD712 文献标志码：A 文章编号：0253－9993(2014)12－2418－07 本研究由多项基金项目支持，包括国家科技重大专项资助项目、煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室自主研究资助项目以及国家自然科学基金资助项目。