应力加卸载下软硬原煤瓦斯渗透特性对比研究

本文主要探讨了应力加卸载作用下软硬原煤瓦斯渗透的规律，通过在特定的实验条件下，利用自行改装的"瓦斯渗透模拟实验系统"，对来自同一矿井的软煤和硬煤样本进行了深入研究。实验的关键发现包括： 1. 应力加载阶段：当施加的应力增加时，两种煤样的渗透率均呈现出降低的趋势。尤其是在加载初期，渗透率的下降最为显著。具体来说，当围压从0 MPa提升到4 MPa时，硬煤的渗透率平均下降了69.7%，软煤则下降了73.3%。这表明随着煤炭承受的压力增大，其内部的瓦斯流动通道可能会受到压缩，导致渗透性减小。 2. 应力卸载阶段：在应力卸载过程中，随着外部压力的减小，煤样的渗透率逐渐恢复。当围压完全卸载后，硬煤和软煤的渗透率分别回升到了初始值的22.6%和47.8%。这显示出煤炭内部的结构在应力解除后能够一定程度上恢复其自然状态，从而提高瓦斯的流动性。 3. 有效应力影响差异：实验还揭示了有效应力（即实际作用在煤体上的压力）对两种煤的不同影响。对于硬煤，随着有效应力的增加，渗透率会随内部瓦斯压力的增大而增大，表明其内部结构对压力变化更敏感；而对于软煤，这一关系则是相反的，意味着软煤的渗透特性可能更多地受到基质收缩而非有效应力的影响。 这些研究成果对于优化煤炭开采过程中的"卸压增透"技术具有重要意义，即通过控制应力条件来改善低渗透率煤层的瓦斯抽采效率。它将有助于深化我们对煤炭瓦斯运移机制的理解，并为煤炭行业的瓦斯治理提供理论支持和技术改进方案，以确保矿井的安全和高效运营。同时，这项研究也为其他类似性质的岩石和矿物的气体渗透行为提供了有价值的参考。