岩石力学与工程学报
巖石力學與工程學報
암석역학여공정학보
CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
2014年
10期
2138-2146
,共9页
袁梅%许江%李波波%曹偈%张敏%陈钰婷
袁梅%許江%李波波%曹偈%張敏%陳鈺婷
원매%허강%리파파%조게%장민%진옥정
采矿工程%气体压力%有效应力%渗透率%变形
採礦工程%氣體壓力%有效應力%滲透率%變形
채광공정%기체압력%유효응력%삼투솔%변형
mining engineering%gas pressure%effective stress%permeability%deformation
利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,以无烟煤型煤试件为研究对象,进行不同轴压、围压条件下气体压力加卸载过程中渗流试验研究,模拟不同煤层深度,以探讨煤变形及瓦斯运移演化规律.研究结果表明:(1)在加载过程中,煤应变量减小,吸附瓦斯产生较大的膨胀变形,呈现线性关系,在卸载过程中,煤应变呈增大趋势,煤逐渐被压缩.随轴压、围压增大,下降单位气体压力引起的煤应变升高量降低,应变响应程度减小.(2)在加载过程中,随气体压力升高,渗透率先减小后增大趋势,煤渗透率呈类似“V”型变化趋势,气体压力在1.2 MPa左右存在明显的拐点,体现煤孔隙扩张的程度和吸附瓦斯层增厚程度影响,依赖于吸附作用或有效应力占主导地位.在卸载过程中,随着气体压力降低,煤渗透率呈先减小后增大趋势,渗透率增大且变化速度加快,主要依赖有效应力作用或基质收缩的主导地位差异.(3)随有效应力的增大,煤渗透率呈先减小后增大的趋势.煤渗透率随有效应力增大呈对数函数或指数函数关系.(4)气体压力具有典型二阶段特征,同时渗透率与体积应变具有密切关系,体现出有效应力、吸附膨胀与煤基质收缩同时对裂隙等内部结构的影响.
利用自主研髮的含瓦斯煤熱流固耦閤三軸伺服滲流裝置,以無煙煤型煤試件為研究對象,進行不同軸壓、圍壓條件下氣體壓力加卸載過程中滲流試驗研究,模擬不同煤層深度,以探討煤變形及瓦斯運移縯化規律.研究結果錶明:(1)在加載過程中,煤應變量減小,吸附瓦斯產生較大的膨脹變形,呈現線性關繫,在卸載過程中,煤應變呈增大趨勢,煤逐漸被壓縮.隨軸壓、圍壓增大,下降單位氣體壓力引起的煤應變升高量降低,應變響應程度減小.(2)在加載過程中,隨氣體壓力升高,滲透率先減小後增大趨勢,煤滲透率呈類似“V”型變化趨勢,氣體壓力在1.2 MPa左右存在明顯的枴點,體現煤孔隙擴張的程度和吸附瓦斯層增厚程度影響,依賴于吸附作用或有效應力佔主導地位.在卸載過程中,隨著氣體壓力降低,煤滲透率呈先減小後增大趨勢,滲透率增大且變化速度加快,主要依賴有效應力作用或基質收縮的主導地位差異.(3)隨有效應力的增大,煤滲透率呈先減小後增大的趨勢.煤滲透率隨有效應力增大呈對數函數或指數函數關繫.(4)氣體壓力具有典型二階段特徵,同時滲透率與體積應變具有密切關繫,體現齣有效應力、吸附膨脹與煤基質收縮同時對裂隙等內部結構的影響.
이용자주연발적함와사매열류고우합삼축사복삼류장치,이무연매형매시건위연구대상,진행불동축압、위압조건하기체압력가사재과정중삼류시험연구,모의불동매층심도,이탐토매변형급와사운이연화규률.연구결과표명:(1)재가재과정중,매응변량감소,흡부와사산생교대적팽창변형,정현선성관계,재사재과정중,매응변정증대추세,매축점피압축.수축압、위압증대,하강단위기체압력인기적매응변승고량강저,응변향응정도감소.(2)재가재과정중,수기체압력승고,삼투솔선감소후증대추세,매삼투솔정유사“V”형변화추세,기체압력재1.2 MPa좌우존재명현적괴점,체현매공극확장적정도화흡부와사층증후정도영향,의뢰우흡부작용혹유효응력점주도지위.재사재과정중,수착기체압력강저,매삼투솔정선감소후증대추세,삼투솔증대차변화속도가쾌,주요의뢰유효응력작용혹기질수축적주도지위차이.(3)수유효응력적증대,매삼투솔정선감소후증대적추세.매삼투솔수유효응력증대정대수함수혹지수함수관계.(4)기체압력구유전형이계단특정,동시삼투솔여체적응변구유밀절관계,체현출유효응력、흡부팽창여매기질수축동시대렬극등내부결구적영향.
