煤岩渗透性在加卸载路径下的变化及机制分析

"该文通过RMT-150B型岩石力学伺服实验系统，对不同煤岩样本在不同应力和变形阶段进行了多次加卸载下的渗透性测试，旨在揭示不同加载路径下煤岩渗透率的变化特征。研究发现，峰值前的加卸载导致渗透性变化轻微，主要受弹性变形影响；峰值后的加卸载则引起渗透性的显著增加，由塑性变形主导，并且渗透性随循环加卸载次数增加而持续增大。" 本文详细探讨了在煤岩开采和掘进过程中，不同加卸载路径对其渗透性的影响。煤岩渗透率是评价煤层气储集和流动能力的重要参数，它受到煤岩内部裂隙结构及其演化过程的直接影响。通过对煤岩进行不同应力水平和变形阶段的加卸载实验，研究人员使用RMT-150B型岩石力学伺服实验系统来监测和分析渗透率的变化。 在峰值应力之前的加卸载过程中，煤岩渗透性的变化相对较小。这主要是因为在这个阶段，煤岩主要经历弹性变形，即在应力卸载后能基本恢复原状，因此对裂隙网络的改变有限，渗透性变化不大。此时，应变-渗透性曲线与应力-应变曲线的滞后性不明显。 然而，在达到峰值应力之后进行的加卸载，煤岩渗透性发生了显著变化，表现为大幅度增加。这种变化主要是由于塑性变形，即煤岩在应力作用下发生不可逆的形变，导致裂隙扩展和连通性增强，从而提高渗透率。此时，应变-渗透性曲线相对于应力-应变曲线呈现出明显的滞后性，表明渗透性变化滞后于煤岩的宏观变形。 此外，实验还发现，随着循环加卸载次数的增加，煤岩的渗透性呈现逐渐增大的趋势。尤其是在相同的应变条件下，加载和卸载时的渗透性差异越来越大。这表明，反复的加载和卸载不仅会导致裂隙的扩展，而且会促进裂隙网络的复杂化，进一步提升煤岩的渗透性能。 这一研究对于理解和预测煤层气开采中的煤岩动态特性，以及优化开采策略具有重要意义。通过深入理解煤岩在不同加卸载条件下的渗透性变化规律，可以为煤层气的高效开采提供理论支持，有助于改善煤层气的抽采效率和资源利用率。同时，这些研究成果也为岩石力学和工程地质领域的其他应用，如矿井安全评估和地下结构稳定性分析提供了宝贵的参考。