煤岩全应力-应变渗透系数演化规律与瓦斯抽采

"全应力-应变过程中煤岩渗透系数演化规律 (2015年)" 在煤矿安全生产中，瓦斯抽采是控制高瓦斯和突出煤层的关键技术。煤层中的瓦斯含量高，如果不进行有效抽采，可能会引发严重的瓦斯事故。在实际的抽采过程中，钻孔对煤岩体产生应力和扰动，导致煤岩体发生屈服和破坏，这会直接影响到煤层的透气性，从而影响瓦斯抽采的效果。 王国埠和张凯的研究深入探讨了全应力-应变过程中煤岩渗透特性的变化规律。他们通过实验研究发现，煤岩的渗透性与其损伤程度有紧密的关系。当煤岩受到应力作用，发生变形和损伤时，其渗透系数会随之增加。具体来说，随着损伤程度的增大，煤岩的渗透系数也会增大，这意味着煤岩的透气性增强，有利于瓦斯的排出。 在应力-应变曲线的峰值之后，煤岩的渗透系数出现了显著的提升，甚至可以达到峰值前的1-2个数量级。这个现象揭示了在煤岩破坏后，其内部结构发生变化，产生了更多的裂隙和空隙，使得瓦斯更容易流动，因此渗透系数大幅度增加。这一发现对于优化瓦斯抽采策略具有重要的实践意义，因为了解煤岩在不同应力状态下的渗透特性，可以更有效地设计抽采方案，提高抽采效率，降低瓦斯事故的风险。 此外，这项研究还指出，煤岩渗透系数的演变与损伤演化过程密切相关。在煤岩受力破坏的过程中，损伤不仅影响了其物理结构，也影响了其流体传输的能力。因此，理解煤岩在应力作用下的损伤演化规律，对于预测和控制瓦斯流动行为，以及预防瓦斯灾害至关重要。 该研究为矿井瓦斯治理提供了理论依据，对于改进瓦斯抽采技术、保障煤矿安全具有深远的指导价值。通过深入研究煤岩在应力作用下的渗透性能变化，可以更好地理解煤层透气性的动态演变，有助于设计出更为科学、有效的瓦斯抽采策略。