加卸载条件下煤体损伤-渗透特性深度研究：实验路径与影响因素

在深部煤层开采过程中，煤体损伤-渗透特性受到多种因素的综合影响，这不仅影响着煤炭开采的安全性和效率，也关系到矿井瓦斯控制和环境保护。徐超、秦亮亮、李晓敏等人进行了一项名为“加卸载煤体损伤-渗透特性影响因素实验研究”的研究，发表于《矿业科学学报》(2021年6期，第280-289页)，DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.004。 该研究重点关注了三种不同的力学路径对煤体损伤-渗透特性的影响：恒围压加轴压(路径1)、恒轴压卸围压(路径2)和同时加轴压卸围压(路径3)。通过实验发现，加卸载方式对煤体损伤程度有显著影响，路径1的损伤程度最轻，路径3其次，路径2最重。这表明加卸载过程中的应力路径对煤体稳定性有明显区别。 轴压加载速率和围压卸荷速率的增大会加速煤体的损伤，并导致渗透率的提高。这意味着过快的加载或卸载速度可能导致煤体结构破坏，增加瓦斯逸出的风险。此外，围压的增加使损伤的时间响应变慢，意味着煤体的损伤需要更长时间来显现，而围压卸载后的渗透率恢复程度会降低，体现出围压对煤体损伤和渗透特性有长期影响。 研究还指出，煤体在加卸载过程中的能量积累呈现指数函数变化，这反映了动态应力作用下的能量累积规律。损伤扩容后的相对渗透率k/k0则表现出幂函数关系，即随着损伤程度的增大，渗透性的改变呈现出非线性特征。 这项研究对于理解和优化深部开采条件下煤体的动态行为至关重要，有助于制定更有效的开采策略，降低瓦斯涌出风险，保障煤矿安全，提升资源利用效率。研究人员徐超专注于瓦斯动力灾害和煤层气安全高效开采领域的研究，他的团队通过实证研究为这一领域的理论和实践提供了有力支持。