含水型煤渗流特性研究：轴向加载速率影响

"该研究以型煤为样本，探讨了在不同轴向加载速率和不同含水率下含瓦斯煤的渗流特性。通过使用自主研发的三轴瓦斯渗流试验装置，实验发现，当瓦斯压力和围压卸载速率保持恒定时，增加轴向加载速率会导致煤样的渗流速率和渗透率非线性增加。此外，低含水率煤样的渗透率和渗流速率在含水率增加时提升显著。在相同的含水率条件下，加载速率的提高会更大幅度地提升渗透率和渗流速率。含水率与渗透率之间存在二次多项式关系，并且随着轴向加载速率的增加，这种关系的拟合度更高。这些发现暗示，增加煤层的含水率可能有助于降低煤与瓦斯突出的危险性。" 这篇研究论文详细阐述了在实际煤炭开采中，煤岩体受到的复杂力的作用，包括加载和卸载的复合效应。研究人员通过改变加载速率来模拟采动对煤岩力学特性和渗透性的影响。过去的研究已经揭示了加载速率对峰值应力、应变以及渗透规律等方面的影响。本文作者杨阳和赵耀江则专注于含水率对含瓦斯煤渗流特性的影响。 实验结果显示，在固定的瓦斯压力和围压卸载速率下，增加轴向加载速率将导致煤样内部的气体流动速度（即渗流速率）和煤样的渗透性能增强，这一变化并非线性的。此外，他们还发现，对于低含水率的煤样，随着含水率的增加，渗透率和渗流速率的上升幅度更为显著。这意味着含水率是一个关键参数，它能够显著影响煤层的渗流特性。 进一步的分析表明，含水率与渗透率之间存在二次多项式关系，而且加载速率的提高会增强这种关系的吻合度。这表明，通过调控加载速率和煤层的含水率，可以有效地调整煤层的渗流性能，从而可能减少煤与瓦斯突出的风险。这一发现对于煤炭开采的安全管理具有重要的理论和实践意义，因为降低煤与瓦斯突出的危险性是煤矿安全生产的关键目标之一。 这项研究提供了深入理解含水率和加载速率如何影响含瓦斯煤渗流特性的科学依据，为优化采动条件、预防煤与瓦斯突出事故提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索这些参数如何在实际矿井环境中被精确控制，以实现更安全、更有效的煤炭开采。