煤岩全应力-应变渗透系数演化规律与瓦斯抽采
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更新于2024-08-08
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"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。
2021-07-07 上传
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