轴向循环荷载下含瓦斯煤渗透率变化试验研究

"含瓦斯煤渗透率对轴向循环荷载响应特征的试验研究" 本文主要探讨了含瓦斯煤在轴向循环荷载作用下的渗透率变化特性，这一研究对于理解和预防煤矿瓦斯灾害具有重要意义。作者们利用自行设计改造的热流固耦合三轴渗流实验装置，对豫西地区的典型"三软"构造煤进行了实验。这里的"三软"指的是煤层软、弱、松散的特性，这种类型的煤层在地质构造中较为常见，其稳定性较差，更容易受到压力变化的影响。 实验中，煤样在轴向承受等应力的循环加卸载，以模拟实际开采过程中可能出现的地质应力变化。研究发现，随着轴向应力的加载，煤样的渗透率会降低，而在应力卸载时则会增加。这种变化趋势遵循负指数函数分布，意味着应力增加时渗透率下降更为显著，而应力减少时渗透率上升相对较缓。 进一步分析表明，渗透率的无因次量与有效应力之间存在密切关系。渗透率无因次量对有效应力非常敏感，当有效应力增大时，渗透率无因次量的下降速度加快；相反，当有效应力减小时，渗透率无因次量会有所恢复。这揭示了煤层渗透性与地质压力之间的动态交互作用。 在循环加载过程中，煤样的渗透率对首次加载的响应尤为明显，其损失较大。然而，在卸载阶段，渗透率虽然有所恢复，但无法完全回到初始值，这暗示了循环加卸载对煤体结构的不可逆破坏。此外，循环加载还导致煤样产生更多的塑性变形，这不仅降低了煤体的力学性能，同时也减弱了渗透率对有效应力的敏感程度。 这些研究结果为理解含瓦斯煤层在开采过程中如何响应地质压力变化提供了实验证据，对于预测和控制瓦斯涌出、防止煤矿瓦斯事故具有实践指导价值。通过深入研究这些机制，可以优化开采策略，提高煤矿的安全性和经济效益。未来的研究可以进一步探索不同煤种和地质条件下的渗透率变化规律，以期构建更精确的模型，用于预测和管理煤矿瓦斯风险。