含瓦斯煤蠕變滲流規(guī)律與微觀結(jié)構(gòu)響應(yīng).pdf

1、流變性是煤巖固有的一種屬性，影響著井下生產(chǎn)過程中的煤巖動力災(zāi)害如煤與瓦斯突出，沖擊地壓等，甚至對煤與瓦斯延遲突出有著決定性的影響作用。蠕變是煤巖體流變性的主要表現(xiàn)形式，受載煤巖體隨著時間的增加而發(fā)生蠕變損傷和失穩(wěn)現(xiàn)象皆有其蠕變特性所決定。因此研究受載狀態(tài)下含瓦斯煤體的蠕變滲流特性及其微觀結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征，是揭示煤礦井下開采煤巖動力現(xiàn)象的重要組成部分，也為預(yù)防和治理井下煤巖動力災(zāi)害提供理論基礎(chǔ)和研究手段，對減少煤礦開采過程中的人員傷亡和財產(chǎn)損

2、失，保障井下生產(chǎn)正常運(yùn)行有著十分重要的意義。
　　本文以含瓦斯原煤煤樣為研究對象，主要采用實(shí)驗室模擬實(shí)驗和理論分析等研究方法，以煤巖三軸蠕變滲流系統(tǒng)和煤巖吸附解吸滲流系統(tǒng)為實(shí)驗平臺，開展了不同圍壓和瓦斯壓力條件下含瓦斯煤蠕變滲流實(shí)驗，研究含瓦斯煤蠕變滲流規(guī)律以及蠕變失穩(wěn)現(xiàn)象。研究結(jié)果表明在含瓦斯煤蠕變滲流實(shí)驗過程中，隨著軸向載荷的增加，滲透率整體表現(xiàn)為先減小，而后穩(wěn)定，進(jìn)入蠕變破壞階段時，由于煤樣大量微破壞累積以及一些宏觀裂隙出現(xiàn)

3、，滲透率逐漸升高，破壞發(fā)生時滲透率達(dá)到最大；隨著圍壓增大，煤樣更加致密，其破壞強(qiáng)度和緊密程度增大，同等條件下等于增大了煤樣破壞所需的總應(yīng)力，表現(xiàn)為煤樣進(jìn)入蠕變破壞階段時的軸向應(yīng)力增加，初始縱向應(yīng)變減??；而瓦斯壓力的增大，導(dǎo)致煤樣內(nèi)部空隙壓力增加，其與外載應(yīng)力共同作用于煤樣，表現(xiàn)為煤樣進(jìn)入蠕變破壞階段時的軸向應(yīng)力減小，而初始縱向應(yīng)變增大，在這點(diǎn)圍壓和瓦斯壓力作用相反。結(jié)合現(xiàn)有的蠕變模型和蠕變滲流理論，考慮含瓦斯煤蠕變滲流過程中煤體微觀結(jié)構(gòu)

4、的破壞規(guī)律，利用聲發(fā)射監(jiān)測到的聲發(fā)射信號（計數(shù)）密度和強(qiáng)度表征煤樣損傷程度，建立了含瓦斯煤巖蠕變損傷耦合模型，結(jié)果表明該模型可以有效地描述和研究三維應(yīng)力狀態(tài)下含瓦斯煤巖蠕變過程的減速蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變和加速蠕變過程。
　　除此之外，本文結(jié)合電鏡掃描和壓汞實(shí)驗的實(shí)驗手段，初步探討了蠕變滲流過程對煤樣微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明蠕變滲流過程促使煤樣扭曲和褶皺，發(fā)生張節(jié)理和剪節(jié)理破壞，產(chǎn)生大量的微裂隙和宏觀裂隙，較小幅度地改變了孔徑小于