应力影响下含瓦斯煤渗透性实验研究

"本文详细分析了在三种不同应力因素——轴压、围压和瓦斯压力作用下含瓦斯原煤的渗透性。通过对杉木树煤矿原煤试样的实验研究，得出以下结论：首先，当瓦斯压力和围压保持不变时，随着轴压的增加，煤样渗透率非线性下降，且较高的围压会降低煤样渗透率。其次，如果瓦斯压力和轴压不变，增加围压会导致煤样渗透率非线性下降，而轴压的增大同样会降低渗透率。最后，若轴压和围压固定，瓦斯压力的提高会促使煤样渗透率非线性上升。实验敏感度分析显示，对煤样渗透率影响最大的是瓦斯压力，其次是围压，最后是轴压。通过单因素拟合，发现这三种应力因素与煤样渗透率的关系都符合指数函数规律。这些研究结果对于理解和预测含瓦斯煤层在实际开采过程中的气体运移特性，以及制定有效的瓦斯防治策略具有重要意义。" 在煤炭开采过程中，瓦斯的管理和控制是确保安全生产的关键环节。渗透性作为衡量煤层气体运移能力的重要参数，直接影响到瓦斯抽放效率。本研究采用热流固耦合三轴伺服渗流装置，模拟了地下复杂工况下的真实环境，这种设备能精确控制并分析不同应力条件对含瓦斯煤渗透性的影响。 轴压、围压和瓦斯压力是影响煤层渗透性的主要地质力学因素。轴压通常代表煤层受到的垂直压力，围压则反映了水平方向上的压力，两者共同决定了煤层的应力状态。实验表明，这两者与煤样渗透率的关系是非线性的，意味着在不同的压力组合下，煤层对瓦斯的允许流动能力会发生显著变化。瓦斯压力直接影响瓦斯在煤层内的吸附和解吸过程，从而影响渗透率。当瓦斯压力增加，煤层中的瓦斯更容易被释放，导致渗透率上升。 渗透率的敏感度排序揭示了瓦斯压力在瓦斯运移中的主导地位，围压次之，轴压影响最小。这意味着在实际操作中，调整瓦斯压力可能是改善瓦斯抽放效果最直接有效的方法。此外，这些发现也为优化开采工艺、防止瓦斯突出和提高矿井安全性提供了理论依据。 这项研究不仅深化了我们对含瓦斯原煤渗透性与应力关系的理解，也为矿井瓦斯防治技术和安全措施的制定提供了重要参考。未来的研究可以进一步探讨这些应力因素如何与其他地质条件（如煤层结构、孔隙特性）相互作用，以建立更全面的预测模型，为煤炭行业的可持续发展提供科学支持。