围压下煤层特性研究：应力-应变、渗透性与声发射试验解析

该篇论文深入探讨了煤储层在不同围压下的应力-应变、渗透性与声发射特征，这对于煤储层的压裂改造和产能评价具有重要意义。研究者选取了沁水盆地西山矿区石炭系太原组8号煤层的样品，通过实验手段揭示了围压对煤体行为的显著影响。 首先，作者将煤的变形破坏过程划分为三个阶段：孔隙压缩与弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏失稳阶段。在孔隙压缩阶段，随着围压的增加，煤中的孔隙和裂隙逐渐被压缩，导致渗透率降低，此阶段声发射活动较为微弱。随后，在塑性变形阶段，随着轴向应力的增大，裂隙进一步扩展，煤样渗透率增加，同时声发射活动强度显著提升并达到峰值。最后，破坏失稳阶段，随着应变的增加，煤的轴向应力减小，渗透率开始下降，声发射强度也随之减弱。 研究结果显示，煤的轴向破坏荷载、有效弹性模量和残余强度会随着围压的增大而增强，而初始渗透率、峰值渗透率和残余渗透率则会随着围压的提高而降低。这表明，高围压有利于提高煤的力学性能，但可能不利于保持其原有的渗透性。同时，声发射数据可以作为煤层压力状态和潜在断裂的敏感指标。 此外，文章还提及了其他煤炭开采相关的研究话题，如绿色开采的地质保障、矿井水处理利用、地下水监测、煤层气开采技术、生态恢复策略、保水采煤技术和地质环境承载力分析等。这些内容展示了煤炭开采领域的广泛性和复杂性，以及对新技术和环保措施的需求。 这篇论文不仅提供了围压对煤储层特性影响的具体实验数据，还为煤炭行业的压裂改造和开采管理提供了重要的科学依据，对于理解和优化煤炭资源的开发策略具有实际价值。