坚固性系数影响构造煤应力-应变与瓦斯渗透性的实验研究

"坚固性系数对构造煤应力-应变及瓦斯渗透性影响" 本文主要探讨了坚固性系数(f)对构造煤应力-应变特性以及瓦斯渗透率的影响。作者利用自主研发的气固耦合三轴伺服渗流实验装置，针对坚固性系数小于0.5的原煤试件进行了深入研究。 在应力-应变加载过程中，当坚固性系数在0.26至0.48的松软构造煤中，观察到五个明显的阶段。这些阶段通常与煤炭的破坏模式和力学行为有关，包括初始弹性阶段、塑性变形阶段、强度下降阶段、快速破坏阶段和最终稳定阶段。然而，随着坚固性系数的减小，研究发现应力跌落的范围有逐渐减小甚至消失的趋势。这可能是因为更松软的煤炭在受压时更容易发生局部破坏，导致应力分布不均匀，从而减弱了整体的应力跌落现象。 对于瓦斯渗透率的研究，作者发现同一矿区的原煤试件，其瓦斯渗透率随着坚固性系数的增加而显著增大。这种增大的趋势可以用二次多项式K=af^2+bf+c来描述，其中K代表瓦斯渗透率，a、b和c是常数。这个关系揭示了坚固性系数对瓦斯流动能力的直接影响，即煤炭的坚固性越强，内部结构越紧密，瓦斯渗透路径越复杂，导致瓦斯渗透率增加。 这一发现对于矿井瓦斯治理和煤矿安全具有重要意义。理解构造煤的坚固性系数与其力学特性和瓦斯流动性的关联，可以帮助工程师预测和控制煤矿中的瓦斯排放，降低瓦斯事故的风险。同时，通过优化开采策略，例如选择合适的开采顺序和方法，可以有效地利用这些知识来改善矿井的通风条件，提升煤矿安全生产水平。 该研究强调了坚固性系数作为评估构造煤物理特性和瓦斯流动性的关键参数，为矿井瓦斯防治提供了新的理论依据和技术支持。未来的研究可以进一步探索不同地质条件下坚固性系数的变化规律，以及它与其他地质因素（如煤层厚度、孔隙结构等）的相互作用，以实现更精确的瓦斯排放预测和更有效的煤矿安全管理。