为研究采动裂隙演化规律,选取适合的"固-气"耦合相似材料,结合岩石力学和流体力学理论,运用自行改进的单轴压力仪及渗透性测试装置,对不同材料配比所制作试件的力学及渗透特性进行研究。最终确定以砂子作为骨料,淀粉及水泥作为胶结剂,水作为溶剂,并对这种原材料组合在不同配比条件下制作试件的力学及渗透性影响因素开展试验研究,以此为依据开展"固-气"耦合物理相似模拟试验,揭示不同覆岩层位瓦斯浓度分布规律。结果表明:最终确定的材料配比组合能够满足岩石力学性能的要求,较原始固相相似模拟材料及"固-气"耦合相似材料PSO（Paraffin石蜡,Sand砂子,Oil油）,其渗透速度平均分别下降91.61%及68.29%;通过对新型材料制作出的试件开展力学及渗透特性影响因素试验并进行非线性回归拟合,得出相应变化趋势的拟合方程,同时得到不同淀粉含量对试件抗压强度及渗透性影响趋势的拟合方程。开展二维煤层开采物理相似模拟试验,得到采动覆岩裂隙演化及不同覆岩层位瓦斯浓度分布规律,为进一步开展煤与瓦斯共采多场耦合物理相似模拟试验提供理论依据。

国家自然科学基金(51734007,51974237)；新疆维吾尔自治区天山创新团队项目(2018D14003)；新疆维吾尔自治区科技支疆项目(2018E02094)；新疆维吾尔自治区自然科学基金(2018D01A22)；

0 引 言
1 试验设计
1.1 试验方案
1.2 试件制作及测试方法
2 原材料选取
2.1 胶结剂特性对比
2.2 抗拉强度测试结果及分析
2.3 表征试件脆性参数的测定
2.4 不同原材料试件渗透性对比
3 ACSW“固-气”耦合相似材料力学参数影响因素分析
3.1 骨胶比与试件抗压强度之间的关系
3.2 淀粉含量与试件抗压强度之间的关系
4 ACSW“固-气”耦合相似材料渗透性影响因素分析
4.1 骨胶比对相似材料渗透性的影响
4.2 淀粉含量对相似材料渗透性的影响
5 瓦斯运移相似模拟试验的应用
5.1 试验原型简介
5.2 试验台介绍
5.3 结果分析
5.3.1 采动覆岩裂隙演化规律
1)沿工作面推进方向覆岩下沉规律。
2)沿工作面推进方向覆岩离层裂隙离层率的分布规律。
5.3.2 覆岩不同层位瓦斯浓度分布规律
6 结 论

赵鹏翔,康新朋,李树刚,刘俊,贾永勇,索亮,何永琛.煤层开采“固-气”耦合相似材料特性分析[J].西安科技大学学报,2020,40(04):580-588.