以川煤集團(tuán)芙蓉公司某煤礦C1煤層的煤樣為研究對(duì)象,利用煤巖熱流固耦合三軸伺服滲流實(shí)驗(yàn)裝置（THM-2）,進(jìn)行加卸載應(yīng)力條件下原煤力學(xué)及滲透特性實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明:同一加卸載控制點(diǎn)下,原煤破壞時(shí)的體應(yīng)變隨加卸載速率比的增大而減小,破壞時(shí)的徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變隨加卸載速率比的增大而增大,隨加卸載速率比增大,原煤破壞形態(tài)逐漸由多宏觀斷裂面向單一宏觀斷裂面發(fā)展。同一加卸載速率比下,原煤強(qiáng)度隨加卸載控制點(diǎn)的增大而增大,原煤的破壞角隨加卸載控制點(diǎn)的增大而減小。原煤在加卸載應(yīng)力條件下,隨著加卸載速率比增大,屈服階段的滲透率響應(yīng)變化量呈線性關(guān)系降低,加卸載控制點(diǎn)到原煤產(chǎn)生滲透率變化的應(yīng)變響應(yīng)變化量呈線性關(guān)系增大。 

【文章來(lái)源】：煤礦安全. 2020,51(02)北大核心

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不同加卸載應(yīng)力條件下原煤應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖1 不同加卸載應(yīng)力條件下原煤應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析圖1和表1還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原煤處于相同n時(shí)，原煤強(qiáng)度σ隨著σ′的增大而增大。以n=15時(shí)為例，n從17 MPa增加到37 MPa時(shí)，原煤強(qiáng)度σ增加了28.6%。圍壓卸載會(huì)對(duì)原煤的原始孔隙、裂隙的擴(kuò)展貫通起促進(jìn)作用，加卸載控制點(diǎn)升高，圍壓在較大的軸向應(yīng)力時(shí)才開(kāi)始卸載，煤巖側(cè)向約束時(shí)間延長(zhǎng)，阻礙了原煤孔隙、裂隙的擴(kuò)展，使原煤要經(jīng)歷更多軸向加載才能進(jìn)入屈服和破壞階段，最終使原煤強(qiáng)度增大。不同加卸載控制點(diǎn)下原煤破壞形態(tài)如圖3。圖3給出了n=15時(shí)，不同加卸載控制點(diǎn)σ′下原煤的破壞形態(tài)。采用破壞角的概念來(lái)定量化描述，破壞角是煤樣在三向受力條件下破壞時(shí)，斷裂面與最大主應(yīng)力方向的夾角[13]。煤樣g、煤樣d、煤樣a的破壞角分別為37.0°、35.0°、33.5°，可以發(fā)現(xiàn)隨著增大，破壞角不斷降低。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用流量計(jì)，采集不同加卸載應(yīng)力條件下原煤中瓦斯氣體的流量。假設(shè)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程為等溫過(guò)程，滲流全過(guò)程符合達(dá)西定律。則可以得到煤樣滲透率公式為：式中：K為煤樣滲透率，m2;Q為瓦斯?jié)B透瞬時(shí)流量，m3/s;u為測(cè)定溫度下的瓦斯動(dòng)力黏度，取1.12×10-5Pa·s;h為試件長(zhǎng)度，cm;A為煤樣橫截面積，cm2;p1為進(jìn)氣端氣壓，Pa;p2為出氣端氣壓，Pa。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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