煤体瓦斯排放对有效应力影响的实验探究

"瓦斯排放过程中煤体有效应力规律的实验研究 (2008年)" 在煤炭开采过程中，瓦斯排放是一项重要的安全措施，同时也直接影响煤层气的开发利用。这篇来源于2008年的论文专注于研究瓦斯排放时煤体内部的有效应力变化规律。论文以山西省潞安矿区3号煤层的煤样为研究对象，通过实验方法分析了煤体在瓦斯排放过程中的孔隙压力、有效应力和等效孔隙压系数随时间的变化关系。 有效应力原理由Terzaghi在1923年提出，它在土力学中扮演着核心角色，也被应用于岩石力学，尤其是在考虑流体压力对岩石渗透性的影响时。在瓦斯排放的情况下，这个原理被用来理解煤体中由于瓦斯压力变化而产生的应力变化。论文引用了不同的研究成果，如J.B.was!sh的裂隙岩体等效孔隙压系数为0.9，以及Krang等人关于张性节理的等效孔隙压系数为0.56，还有其他文献中提到的双线性函数关系。 实验结果显示，煤体的有效应力（σi）与瓦斯排放时间（t）之间存在对数关系，可以用数学模型σi=aln(t)+σio来描述，其中a和σio是常数。这意味着随着瓦斯排放时间的增加，煤体的有效应力会逐渐减小。同时，煤体的等效孔隙压系数（α）同样遵循对数规律，即α=ao-cln(t)，这里的a和c是实验参数，α值的变化受瓦斯排放时间的影响。 这些发现对于理解煤层中瓦斯的流动行为至关重要，因为它们揭示了煤体在瓦斯排放过程中的应力状态如何变化，这有助于预测煤层气的流动路径，以及制定更有效的瓦斯抽放策略。此外，了解等效孔隙压系数如何随时间变化可以帮助优化矿井的安全管理，防止因瓦斯压力变化导致的煤体不稳定和可能的事故。 这项实验研究为煤炭行业的瓦斯排放管理和煤层气的开发利用提供了科学依据，通过深入探讨煤体在瓦斯排放过程中的应力变化规律，可以为未来的研究和实践提供理论支持，从而提高煤矿安全和资源利用效率。