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《富含瓦斯煤巖滲透規(guī)律的實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、富含瓦斯煤巖滲透規(guī)律的實驗研究收稿日期：基金項目：國家自然科學(xué)基金（）國家自然科學(xué)基金重點項目（），國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（2005CB）作者簡介：張?zhí)燔?許鴻杰1李樹剛2陳占清3(1.西安科技大學(xué)理學(xué)院；2.西安科技大學(xué)能源學(xué)院，西安；3.中國礦業(yè)大學(xué)理學(xué)院，徐州)摘要：闡述了富含瓦斯煤巖力學(xué)介質(zhì)屬性、微結(jié)構(gòu)模型、滲透特性及其孔裂隙和破碎塊度的分形特征性，利用電液伺服巖石力學(xué)試驗系統(tǒng)以數(shù)控瞬態(tài)滲透法進(jìn)行了煤樣全應(yīng)力應(yīng)變過程的電液伺服試驗，研究了全應(yīng)力應(yīng)變過程中煤樣滲透性的變化特征，給出了煤樣滲透性與主應(yīng)力差、
2、軸應(yīng)變、體積應(yīng)變關(guān)系曲線，并擬合出相應(yīng)方程。依據(jù)實驗研究結(jié)果指出了煤巖層理裂隙及所處應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)對其滲透性的影響。關(guān)鍵詞：富含瓦斯煤巖；全應(yīng)力應(yīng)變；滲透率-應(yīng)變方程；煤的滲透性中圖法分類號：TD712.51ExperimentResearchonthePermeabilityDisciplinarianofGas-richCoal-rocks(SH.G.Li1,T.J.Zhang2，Z.Q.Chen3，Y.SH.Li3)(1SchoolofEnergy,Xi'anUniversityofScienceandTec
3、hnology;Xi'an,China2Dept.ofBasicCourses,Xi'anUniversityofScience&Technology;Xi'an,China3SchoolofScience,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,China)Abstract:Themechanicalmediaproperties,micro-structuralmodel,permeability,andfractalcharacteristicsofporou
4、scracksandfragmentationofgas-richcoal-rocksarediscussed.Electro-hydraulicservotestsofcompletestress-strainprocessofcoalsamplesareconductedbyusingtheelectro-hydraulicservocontrolledrockmechanicstestingsystemandthenumericallycontrolledtransientpermeabilitymetho
5、d.Thevaryingcharacteristicsofcoalsamplepermeabilityarestudied.Therelationshipbetweenthepermeabilityandtheprincipalstressdifference,axialstrainandvolumetricstrainisestablished,andthecorrespondingequationsaregiven.Thetestsrevealtheeffectsofcoalrockcracksandthei
6、rstress-strainstatetothepermeability.Keywords:gas-richcoal-rocks;completestress-strain;permeability-strainequation;permeabilityofcoalsample1.引言富含瓦斯煤巖體是一種含有極其復(fù)雜和不規(guī)則孔隙和后生裂隙的非均質(zhì)固流兩相介質(zhì)。煤巖體變形和強度以及流體在多孔隙裂隙煤巖體中的滲流規(guī)律是富含瓦斯煤巖開采過程中非常關(guān)心的問題。開采擾動下礦山壓力的變化引起煤巖體產(chǎn)生變形，其滲透性質(zhì)隨之而變
7、，導(dǎo)致流體壓力分布及運移形態(tài)發(fā)生變化，這種變化有時將成為煤層自燃、瓦斯突出、底板突水等事故的隱患。國內(nèi)外許多學(xué)者通過大量試驗對不同礦井的各種巖樣應(yīng)力與滲透率關(guān)系進(jìn)行了廣泛研究[1-8]。其中關(guān)于堅硬致密且相對均勻均質(zhì)巖石的研究成果較為豐富，煤巖的層理、節(jié)理、孔隙、裂隙等缺陷復(fù)雜多變，組分千差萬別，因此其強度更低，離散性更大。針對富含瓦斯煤巖力學(xué)介質(zhì)屬性和滲透規(guī)律的研究尚不多見。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取煤與瓦斯突出礦和富含瓦斯非突出礦的煤巖對其力學(xué)介質(zhì)性態(tài)和全應(yīng)力應(yīng)變過程中的滲透特性進(jìn)行對比研究。2.富含瓦斯煤
8、巖力學(xué)介質(zhì)性態(tài)2.1含瓦斯煤巖非均質(zhì)性對其力學(xué)性質(zhì)的影響煤巖在力學(xué)性質(zhì)上是典型的非均質(zhì)體，其強度與煤巖中鏡質(zhì)體和絲質(zhì)體含量有高度相關(guān)性，其含量越高，煤巖的單軸抗壓強度越低。富含瓦斯煤巖對瓦斯有很強的吸附和解析作用，短時間內(nèi)即可完成。由瓦斯引起的附加應(yīng)力的存在，使煤巖的應(yīng)力增加、強度降低，瓦斯使煤體在彈性變形階段的彈性模量隨瓦斯壓力的增加而降低。瓦斯壓力驅(qū)使瓦斯分子進(jìn)入了煤
