卸围压速率对含瓦斯煤岩力学特性和能量耗散的影响研究

本文主要探讨了含瓦斯煤岩在卸围压条件下的力学特性及其能量耗散行为。研究者利用自主研发的含瓦斯煤岩热流固耦合三轴伺服渗流装置进行了一系列三轴卸围压试验。试验在相同的初始瓦斯压力和围压背景下，考察了卸围压速率对煤岩失稳破坏的影响。研究发现，卸围压速率的增加会加速含瓦斯煤岩的失稳破坏过程，通过定义的卸围压效应系数定量评估了这一现象，该系数与卸围压速率之间呈现出幂函数的关系，意味着卸压速度越快，失稳破坏的难度相对降低。 在保持瓦斯压力和应力差恒定的情况下，研究还揭示了不同卸围压速率下含瓦斯煤岩的力学响应一致性。具体来说，卸压速率增大时，煤岩的轴向应变、侧向应变以及体积应变均呈现减小的趋势。这意味着卸压过程中的应力分布和变形模式随速率变化而改变，速率越高，整体的塑性变形越小。 此外，文章着重关注了卸围压过程中的能量耗散特性。结果显示，能量耗散与卸围压速率密切相关，随着卸压速率的增大，含瓦斯煤岩的能量耗散呈现减小的态势。这一发现对于理解和预测煤层开采过程中可能出现的能量释放行为至关重要，对于保障煤炭开采的安全性和效率具有重要的理论指导意义。 本文的研究为深入理解含瓦斯煤岩在卸围压条件下的力学行为和能量转换提供了重要数据支持，对于优化煤矿开采工艺，防止瓦斯灾害的发生，以及提升煤炭工业的可持续发展具有实际应用价值。