流固耦合條件下含瓦斯煤巖力學(xué)響應(yīng)特性及滲流規(guī)律研究.pdf

1、煤礦開采過程中，作用在煤巖體上的應(yīng)力由于工程擾動(dòng)發(fā)生重新分布，其受力路徑表現(xiàn)為軸向應(yīng)力的加載和圍壓的卸載；同時(shí)，由于流體的流動(dòng)使得煤巖體受到應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦合作用。因此，本論文以原煤和砂巖為研究對(duì)象，基于自主研制的“煤巖熱流固耦合試驗(yàn)系統(tǒng)(THM-2)”開展了不同加卸載條件下含瓦斯原煤巖的力學(xué)特性及滲流規(guī)律的試驗(yàn)研究，探討了不同加卸載速率條件下含瓦斯煤巖的強(qiáng)度、變形及滲透率等變化規(guī)律；分析了瓦斯壓力對(duì)砂巖破壞準(zhǔn)則的影響并提出了瓦斯壓力

2、作用條件下的修改型 H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則，以此作為煤巖破壞的強(qiáng)度判據(jù)。本文的主要研究成果如下：
　　①開展了加卸載條件下含瓦斯原煤力學(xué)特性及滲流演化規(guī)律的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：含瓦斯煤的力學(xué)特性與加卸載速率關(guān)系密切。煤樣破壞時(shí)的峰值應(yīng)力σ1、軸向應(yīng)變?chǔ)?和環(huán)向應(yīng)變?chǔ)?均隨加卸載速率比n的增大呈線性關(guān)系增大，體應(yīng)變?chǔ)舦的變化則相反。不同加卸載速率比條件下含瓦斯煤的變形模量變化規(guī)律大致相同，加卸載速率比 n越小，變形模量則越大，且煤樣達(dá)到

3、峰值應(yīng)力時(shí)，滲透率也越大。
　　②開展了砂巖在不同加卸載速率條件下力學(xué)特性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：砂巖的峰值應(yīng)力、破壞時(shí)的軸向應(yīng)變及環(huán)向應(yīng)變均隨軸向應(yīng)力加載速率Vσ1的增加呈線性關(guān)系增大，隨初始圍壓的升高呈指數(shù)型函數(shù)關(guān)系增大。定義不同初始圍壓條件下砂巖從屈服階段到峰值應(yīng)力處所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變隨時(shí)間的變化率為Δε1，砂巖進(jìn)入屈服階段后，Δε1隨Vσ1的增加而增大，這表明軸向應(yīng)變快速增大，且增大的速率隨Vσ1的增加而增大。
　　

4、③開展了常規(guī)三軸加載條件下瓦斯壓力對(duì)砂巖力學(xué)特性影響的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：瓦斯壓力對(duì)砂巖的峰值應(yīng)力和彈性模量起到了弱化作用，瓦斯壓力條件下砂巖的峰值應(yīng)力隨圍壓的升高呈非線性關(guān)系增大。運(yùn)用拋物線型Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則、Hoek-Brown(H-B)強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)砂巖在瓦斯壓力作用下的非線性強(qiáng)度特征進(jìn)行研究，提出了考慮瓦斯壓力作用條件下的修改型H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則，并以此作為含瓦斯煤巖破壞的強(qiáng)度判據(jù)。
　?、荛_展了不同卸圍壓速率對(duì)砂巖力學(xué)特性及