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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析
  • 46
  • 作者

    王登科张力元魏建平董博文尹彦波张宏图卫彦昭

  • 单位

    河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室–省部共建国家重点实验室培育基地河南理工大学安全科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心长沙矿山研究院有限责任公司

  • 摘要
    为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内部裂隙扩展特征及其对瓦斯渗流的影响规律。研究结果表明,冲击载荷和瓦斯压力对含瓦斯煤的动力学性质、变形过程、裂隙扩展和渗流规律均具有重要影响,具体表现在:(1)受围压和轴压的影响,冲击载荷耦合瓦斯压力条件下的含瓦斯煤应力-应变曲线无明显压密阶段;含瓦斯煤的变形过程主要经历了弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。(2)冲击载荷的增加对含瓦斯煤动力学参数具有强化作用,气体压力的升高则劣化了含瓦斯煤动力学参数;冲击载荷越大,瓦斯压力越高,含瓦斯煤的裂隙扩展愈充分,所形成的裂隙结构愈复杂。(3)含瓦斯煤的渗流规律受控于裂隙扩展,冲击载荷耦合瓦斯压力作用下,含瓦斯煤中存在孔隙流动、孔隙流动-裂隙流动并存及裂隙流动等3种气体流动形式;含瓦斯煤冲击破坏后,随着气体压力增加以及气楔作用的增强,瓦斯流动形式可由孔隙流动依次转变为孔隙流动-裂隙流动并存和裂隙流动;裂隙扩展和流动形式共同影响含瓦斯煤渗流规律,含瓦斯煤渗透率随瓦斯压力的增大总体上符合先增大后减小的变化趋势。
  • 关键词

    冲击载荷含瓦斯煤动力学破坏特征工业CT扫描裂隙扩展瓦斯渗流规律

  • 文章目录
    1 试验设备与测试方法
    1.1 试样准备
    1.2 试验设备
    1.3 试验方案与步骤
    2 含瓦斯煤动态力学性质分析
    2.1 应力-应变曲线
    2.2 峰值强度
    2.3 峰值应变
    2.4 弹性模量
    3 冲击载荷条件下含瓦斯煤裂隙扩展规律分析
    3.1 含瓦斯煤裂隙扩展特征分析
    3.1.1 不同冲击速度下裂隙扩展特征
    3.1.2 不同瓦斯压力下裂隙扩展特征
    3.2 含瓦斯煤裂隙扩展特征量化分析
    4 冲击载荷与瓦斯压力对含瓦斯煤强度的影响分析
    5 裂隙扩展影响下的含瓦斯煤渗流变化规律分析
    6 结 论
  • 引用格式
    王登科,张力元,魏建平等.冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析[J/OL].煤炭学报:1-16[2023-11-09].DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0850.
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