卸压蠕变试验：含瓦斯煤的破坏行为与理论模型

本文主要探讨了含瓦斯煤在卸围压条件下的蠕变试验及其理论建模。研究以重庆松藻煤电公司打通一矿的突出煤层为实验对象，采用自行设计的含瓦斯煤三轴蠕变加载渗流试验系统，进行了一系列实验。研究的核心内容涉及以下几个方面： 1. 实验方法：通过卸载围压的方式对煤样进行蠕变测试，观察其在应力解除过程中的力学行为，尤其是黏塑性本构关系。这有助于了解瓦斯煤在受压和卸压状态下，其力学性能如何变化。 2. 结果分析：研究发现，卸围压会导致含瓦斯煤的加速破坏，对于脆性煤岩体，这种过程可能引发冲击地压或煤与瓦斯突出的风险。同时，加压再卸压过程会促使煤样产生大量宏观裂隙，优化煤体内部孔隙的连通性，进而显著提高瓦斯的流动速度。 3. 理论模型：在实验数据基础上，对Chaboche黏塑性本构模型进行了改进，以更准确地描述含瓦斯煤在卸压状态下的短期蠕变破坏行为。通过实验，研究人员能够获取模型中的关键参数，并确保它们与实际卸压变形相匹配。 4. 关键参数：论文还讨论了考虑Klinkenberg效应（一种描述气体在多孔介质中流动时，渗透率随压力变化的现象）的卸围压过程中瓦斯流量的变化规律以及视渗透率与滑脱系数的计算。这些参数在理解和预测瓦斯流动行为时至关重要。 5. 学术价值：该研究对于深入理解含瓦斯煤的卸压特性，预测和控制煤矿开采过程中的安全风险，如防止瓦斯爆炸和冲击地压等具有重要意义。此外，研究成果也为煤炭行业的工程实践提供了理论支持和技术指导。 总结来说，这项研究通过对含瓦斯煤卸围压蠕变试验的实证研究，结合黏塑性本构模型和Klinkenberg效应，为煤炭开采过程中的安全管理和技术优化提供了新的科学依据。这一领域的深入研究不仅有利于提升我国煤矿行业的技术水平，也有助于全球范围内减少瓦斯事故的发生。