煤岩应力-应变全程渗透特性分析

"煤岩全应力-应变过程中渗透特性的研究" 本文主要探讨了煤岩在全应力-应变过程中的渗透特性，这对于理解和预测煤矿瓦斯排放、防止煤矿瓦斯事故具有重要意义。实验选用安徽淮南张集矿的煤样，制作了9个直径为50毫米、高度为100毫米的标准试件，通过渗透测试和CT扫描来分析煤岩的渗透行为和内部结构变化。 实验结果显示，煤岩的渗透率-应变曲线与应力-应变曲线呈现出类似的变化趋势，即在加载过程中，渗透率随着应变的增加而增加。这一现象揭示了煤岩内部的瓦斯流动特性与煤岩受到载荷时产生的损伤演化之间存在密切关系。渗透率的应变滞后性表明，瓦斯流动受到煤岩结构变化的影响，这种变化通常滞后于机械变形。 此外，研究还发现，围压对煤岩的渗透率有显著影响。随着围压的增大，煤岩内部的瓦斯通道受到压密闭合，导致渗透率下降。这表明在实际矿井条件下，围压的变化会直接影响煤层的透气性，从而影响瓦斯的排放和积聚。 CT扫描对比分析进一步证实了这一理论。在渗透试验前，试件中的微观孔隙裂隙不明显，但在经过渗透试验后，产生了明显的贯通裂缝。这些裂缝的形成是渗透率在应力-应变峰值后急剧上升的主要原因，因为裂缝的出现为瓦斯提供了新的快速流动路径。 煤岩在全应力-应变过程中的渗透特性是由其内部结构的动态变化决定的，包括损伤演化、压密闭合和裂缝生成等。这些发现对于优化矿井通风系统设计、预防瓦斯灾害以及提高煤矿的安全开采水平具有重要的科学价值和实践指导意义。研究人员可以通过深入研究这些机制，开发更有效的瓦斯控制技术和策略，以确保煤矿作业的安全。