煤体变形与瓦斯渗透率关系研究

"该研究探讨了在载荷作用下煤体变形与其渗透性的关系，通过含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置进行实验，揭示了煤样渗透率随变形的阶段性变化特性。基于有效应力概念，考虑气体吸附性，建立了煤样变形与渗透率之间的相关性模型，分析了有效应力、变形模量、孔隙率和气体吸附性对煤样渗透率的影响，有效应力系数被确认为关键参数。模型的理论计算结果与实验数据吻合，能反映不同瓦斯压力下的煤体变形与渗透率变化特征。" 在矿产开采尤其是煤矿行业中，煤体的力学性质和瓦斯排放是两个极为重要的方面。这篇行业研究论文主要关注的是在载荷作用下煤体的变形如何影响其渗透性，这对于理解和预测瓦斯排放、防止煤矿瓦斯事故具有重要意义。研究人员利用先进的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置，模拟了不同气体压力下的煤样全应力应变过程，并进行瓦斯渗流实验。 实验结果显示，煤样的渗透率并不是线性响应于变形，而是呈现出明显的阶段性变化。这种现象表明，煤体在受压变形过程中，其内部孔隙结构会发生改变，进而影响瓦斯的流动能力。渗透率的变化不仅与煤体的物理性质（如孔隙率）有关，还受到煤体在压力作用下变形模量的影响。 为了深入理解这一现象，研究人员建立了一个基于考虑气体吸附性的含瓦斯煤有效应力模型。在应力控制边界条件下，模型揭示了渗透率与煤样变形的密切关系。有效应力是煤体在载荷作用下实际承担的压力，它考虑了气体吸附对煤体内部压力的贡献。模型分析指出，有效应力、煤样的变形模量、孔隙率以及气体的吸附性共同决定了煤样渗透率的变化。 有效应力系数在这个模型中扮演了关键角色，它是连接煤样变形和渗透率变化的核心参数。通过理论计算和实验数据的比较，研究人员证明了这个模型能够较好地反映出在不同瓦斯压力下，煤样变形对渗透率变化的基本特征。 这项工作对于煤炭行业的安全开采和瓦斯治理提供了理论支持，有助于优化瓦斯抽放策略，减少瓦斯灾害风险。未来的研究可以进一步探究不同煤种、不同地质条件下的煤体变形渗透性规律，以提供更加精确的预测和控制手段。