循環(huán)載荷作用下含瓦斯煤變形與滲流特性的試驗研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的一種極其復(fù)雜的動力災(zāi)害現(xiàn)象，它能在極短的時間內(nèi)由煤體向巷道或采場空間拋出大量的煤和瓦斯氣體，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。其發(fā)生發(fā)展的各個階段均與瓦斯在煤層中的運移規(guī)律有關(guān)。煤層瓦斯的滲透性表征了瓦斯氣體在煤層中運移的難易程度，因而研究煤的力學(xué)與滲流特性有重要的意義。
　　本文以型煤煤樣為研究對象，利用試驗室自主研制的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置，進行了不同煤體溫度和不同煤粉粒徑條件下的三軸壓縮試

2、驗以及不同煤體溫度、不同煤粉粒徑和不同穩(wěn)定時間條件下的循環(huán)載荷試驗，研究了煤體溫度、煤粉粒徑和穩(wěn)定時間對含瓦斯煤力學(xué)與滲流特性的影響規(guī)律，并取得了以下主要研究成果：
　　1）研究了三軸壓縮條件下含瓦斯煤的力學(xué)特性，并分析了煤體溫度和煤粉粒徑對含瓦斯煤力學(xué)特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明：當(dāng)試驗條件保持一致時，隨著煤體溫度的升高，含瓦斯煤的軸向應(yīng)變有逐漸增大的趨勢，徑向應(yīng)變、體積應(yīng)變有逐漸減小的趨勢，三軸抗壓強度和彈性模量減小，低溫對含瓦斯

3、煤的力學(xué)特性的影響較高溫對其的影響要??；當(dāng)瓦斯壓力、煤體溫度和圍壓保持恒定時，煤粉粒徑較大的型煤軸向應(yīng)變較大，煤粉粒徑減小，彈性模量減??；其中煤粉粒徑的為60~80目所制的標(biāo)準(zhǔn)型煤試件三軸抗壓強度最高；
　　2）研究了三軸壓縮條件下含瓦斯煤的滲流規(guī)律，并分析了煤體溫度和煤粉粒徑對含瓦斯煤滲流特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明：相同試驗條件下，隨著煤體溫度的升高，含瓦斯煤滲流速度減小，煤體溫度一是使得煤體固體骨架膨脹發(fā)生改變，二是產(chǎn)生熱應(yīng)力，

4、兩者擠壓試件內(nèi)的孔隙裂隙，孔隙裂隙張開程度減小使瓦斯?jié)B流通道減小，瓦斯?jié)B流阻力增加，滲流速度減?。划?dāng)瓦斯壓力、煤體溫度和圍壓保持恒定時，煤粉粒徑越大，瓦斯?jié)B流速度越大；
　　3）研究了循環(huán)荷載條件下含瓦斯煤的變形特性，并分析了煤體溫度、煤粉粒徑和穩(wěn)定時間對含瓦斯煤變形特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明：當(dāng)煤粉粒徑和穩(wěn)定時間保持恒定時，隨著煤體溫度的升高，體積應(yīng)變逐漸增大；當(dāng)煤體溫度和穩(wěn)定時間保持恒定時，煤粉粒徑的為60~80目所制的標(biāo)準(zhǔn)型煤

5、試件，各向應(yīng)變均最大；當(dāng)煤體溫度和煤粉粒徑保持恒定時，加卸載波形的穩(wěn)定時間越久，體積應(yīng)變越小，含瓦斯煤的變形程度越大；不同試驗條件下，含瓦斯煤的變形均與循環(huán)加卸載的次數(shù)密切相關(guān)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，應(yīng)變變化趨于穩(wěn)定變形階段；
　　4）研究了循環(huán)荷載條件下含瓦斯煤的滲流特性，并分析了煤體溫度、煤粉粒徑和穩(wěn)定時間對含瓦斯煤滲流特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明：當(dāng)煤粉粒徑和穩(wěn)定時間保持恒定時，煤體溫度最高時，含瓦斯煤的循環(huán)上限和循環(huán)下限應(yīng)力的滲