采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律.pdf

1、采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律是―煤與瓦斯安全共采‖技術(shù)的核心。本文以平煤十礦己15煤層為研究對(duì)象，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法分析了采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律，進(jìn)行了不同加卸載條件下（即增加軸壓的同時(shí)卸載圍壓）含瓦斯煤力學(xué)特性的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，不同加卸載條件下含瓦斯煤的力學(xué)特性表現(xiàn)各異。建立了能描述含瓦斯煤巖固氣耦合情況下的骨架可變形性和氣體可壓縮性的固氣耦合模型，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)

2、證。論文取得以下主要研究成果：
　?、僭涸嚰珣?yīng)力應(yīng)變過程的滲透率隨著軸向應(yīng)變的增加先減小后增大，煤巖的滲透率在屈服點(diǎn)之前較很低，超過了屈服點(diǎn)后迅速增大。
　?、诓煌有遁d條件下含瓦斯煤的峰值強(qiáng)度與不同的加卸載條件有如下關(guān)系：不同初始軸向應(yīng)力加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著初始軸向應(yīng)力的升高呈指數(shù)關(guān)系降低；不同加載速度加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著加載速度的增加呈冪函數(shù)關(guān)系降低；不同初始圍壓加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著初始

3、圍壓的升高呈指數(shù)關(guān)系降低；不同瓦斯壓力加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的升高呈線性關(guān)系降低。
　?、劢⒘撕咚姑簬r彈塑性流固耦合滲流模型。從模擬結(jié)果來看，符合含瓦斯煤巖流固耦合三軸滲流實(shí)驗(yàn)規(guī)律,所提出的彈塑性流固耦合本構(gòu)模型能有效地描述含瓦斯煤巖力學(xué)及滲流特性。
　?、軐?duì)三維空間的煤巖體開挖進(jìn)行了模擬研究，在此基礎(chǔ)上，得到了煤體在固氣耦合作用下瓦斯的運(yùn)移規(guī)律和煤層透氣性的演化規(guī)律。從結(jié)果來看，符合現(xiàn)場瓦斯抽采的一般規(guī)