循環(huán)載荷和卸圍壓下突出煤的力學與滲流特性研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的一種極其復雜的動力型災害事故。其發(fā)生的四個階段：準備階段、激發(fā)階段、發(fā)展階段、終止階段均與瓦斯在煤層中的運移規(guī)律有關。而滲透率作為瓦斯在煤層中運移難易程度的指標，對研究煤與瓦斯突出煤機理、預測和防治都有重要的意義。本文以天府煤業(yè)有限公司三匯一礦 K1突出煤層突出現(xiàn)場及重慶能源投資集團松藻煤電公司打通一礦7＃煤層所制型煤煤樣為研究對象，利用自行研制的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流系統(tǒng)分別對兩種煤樣進行三軸

2、壓縮滲流、循環(huán)載荷和峰前卸圍壓下的滲透率研究。通過以上系統(tǒng)研究，本文取得了以下研究成果：
　　1)研究了煤樣的變形規(guī)律，并分析了圍壓和瓦斯壓力對煤樣的峰值強度、彈性模量和變形的影響，得出煤樣的峰值強度、彈性模量和變形隨圍壓的增加而增大，隨瓦斯壓力的增加而減?。环逯祻姸扰c圍壓及瓦斯壓力都是一次線性關系，而彈性模量與圍壓及瓦斯壓力則是二次非線性關系。圍壓對煤樣的峰值強度、彈性模量和變形的影響明顯大于瓦斯壓力的影響，并以4MPa圍壓為臨

3、界，分別建立了兩種常規(guī)三軸壓縮狀態(tài)下煤樣的分段式本構方程。
　　2)在全應力-應變條件下，分析了圍壓和瓦斯壓力對煤樣滲透率的影響，得出它們與滲透率之間都存在冪函數(shù)關系；研究了煤樣的變形對其滲透率的影響，得出了相關結論；并將全應力-應變過程中滲透率變化分為了五個階段：壓密階段、線彈性階段、塑性硬化階段、應變軟化階段和塑性流動階段五個階段。
　　3)在循環(huán)載荷條件下，煤樣的應力-應變曲線將形成相應的滯回環(huán)，并且滯回環(huán)的變化與循環(huán)

4、加卸載的次數(shù)密切相關，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，滯回環(huán)的變化趨緩甚至基本不變；煤樣的變形和滲透率隨循環(huán)次數(shù)的增加也具有相同的變化趨勢，并且滲透率與循環(huán)次數(shù)之間具有冪函數(shù)關系。
　　4)在卸圍壓條件下，型煤煤樣峰前卸圍壓過程破壞呈現(xiàn)塑性蠕變的特征；煤樣的變形可以分為應變勻速增加階段、應變加速增加階段及破壞后階段；與全應力-應變下滲流相比，峰前卸圍壓下的滲透率特性有：軸向應力加載、恒定和下降三個階段；卸圍壓過程中滲透率與瓦斯壓力及圍壓的變化