煤岩力学特性对渗透性影响的研究

"煤岩变形力学特性及其对渗透性的控制" 本文深入探讨了煤岩的变形力学特性和其对渗透性的影响。通过对煤岩进行力学试验，研究人员发现煤的力学强度相较于其上下覆岩层表现出较低的强度、低弹性模量和较高的泊松比，这使得煤更容易产生塑性变形。在煤岩的全应力-应变过程中，存在两种不同的渗透规律： 对于具有明显应变软化现象的煤样，在应力作用下，煤岩首先经历微裂隙闭合和弹性变形阶段，导致煤岩体积被压缩，渗透率会略微降低或基本保持不变。当应力超过煤岩的弹性极限，进入裂纹扩展阶段，煤岩体积应变由压缩变为膨胀，渗透率随之缓慢增加，随后由于裂隙的快速扩展而急剧增大。在达到峰值强度后的应变软化阶段，煤岩的渗透率达到最大值，但随后急剧下降，且通常峰后渗透率高于峰前。 另一方面，对于应变软化现象不明显或呈现应变硬化现象的煤样，其渗透性的关键变化发生在峰值强度前的塑性变形阶段。在这个阶段，煤岩的最大渗透率出现。而在峰值强度后的应变硬化阶段，随着应力的增加，煤岩的渗透率会减少，导致峰后渗透率普遍低于峰前。 这些研究结果对于理解煤岩在开采过程中的力学行为和气体运移特性具有重要意义，有助于优化煤层气的开采策略和矿井的安全管理。例如，了解煤岩渗透性的变化规律可以指导合理的钻井设计和压裂作业，以提高煤层气的抽采效率。同时，对于预测和防止煤岩的不稳定，如顶板冒落和煤体破裂，也有着实际应用价值。 煤岩的变形力学特性对其渗透性有显著影响，这种影响主要体现在应变软化和硬化过程中，以及不同阶段的裂隙演化。通过深入研究这些特性，可以更好地掌握煤层气赋存状态，改善开采技术，并对矿井安全提供科学依据。