采動(dòng)影響下固-液-氣耦合機(jī)理及瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究.pdf

1、本文以南川宏能煤業(yè)(原半溪礦)礦井西翼 K1煤層為研究對(duì)象，從煤巖宏觀方面利用自主研制的含瓦斯煤熱流固三軸伺服滲透實(shí)驗(yàn)裝置，分別進(jìn)行了地應(yīng)力場(chǎng)中固-液-氣耦合作用下煤巖滲透實(shí)驗(yàn)、采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)中固-液-氣耦合作用下煤巖力學(xué)及滲流實(shí)驗(yàn)、循環(huán)采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)下煤巖力學(xué)及滲透實(shí)驗(yàn)，并分析了不同應(yīng)力場(chǎng)、不同水文地質(zhì)條件下煤巖的力學(xué)及滲透特性；從煤巖細(xì)觀方面利用自主研制的含瓦斯煤巖細(xì)觀剪切實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了不同含水率型煤細(xì)觀剪切實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)比了不同含水率條件

2、下型煤剪切裂紋演化規(guī)律。綜合以上實(shí)驗(yàn)研究可得到以下主要結(jié)論：
　　(1)煤巖處于地應(yīng)力場(chǎng)中，隨著圍壓的增加，煤樣甲烷有效滲透率呈負(fù)指數(shù)減小。隨含水率增加，煤樣甲烷有效滲透率逐漸減小，且減小的越來越平緩。
　　(2)煤巖處于采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)中，隨含水率增加，加卸載煤樣的承載強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、變形模量都呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，而軸向應(yīng)變、側(cè)向應(yīng)變、體積應(yīng)變及側(cè)向膨脹系數(shù)呈增加趨勢(shì)。煤樣破壞前含水率越高甲烷有效滲透率越小，破壞后含水率越高甲烷有效滲

3、透率反而越大。隨含水率增加，加卸載煤樣破壞程度增大，裂隙增多，形變量增大，煤樣加卸載過程中的總能量和耗散能也增加，而彈性能卻減小。
　　(3)煤巖處于循環(huán)應(yīng)力作用下，隨分級(jí)循環(huán)加卸載進(jìn)行，煤樣的累積殘余變形逐漸增加，相對(duì)殘余變形先降低、后出現(xiàn)殘余變形穩(wěn)定區(qū)、臨近煤樣破壞時(shí)又上升。隨分級(jí)加卸載的進(jìn)行，滲透率總體趨勢(shì)為先螺旋降低，后螺旋上升，破壞瞬間急劇增大。
　　(4)新定義滲透率絕對(duì)恢復(fù)率ηj和滲透率相對(duì)恢復(fù)率ηx定量分析了