煤层气运移过程中损伤效应对煤强度的弱化影响

摘要：

煤层气开采时,基质-裂隙内气体压力相互作用引起煤体出现损伤效应,致使煤的强度降低.为得到损伤效应对煤强度的影响规律,通过提出基质与裂隙几何变形的概念模型进而推导出耦合损伤本构参数的渗透率模型,并通过COMSOL live link with MATLAB程序对考虑气体作用的渗透率模型进行强度后处理计算.结果表明:通过孔隙基本原理得到的渗透率模型适用于不同边界条件,在单轴应变和常应力条件下新模型与试验数据匹配良好,而Palmer-Mansoori(P-M)模型只适用于单轴应变边界条件;与对照煤样相比,在气体作用后杨氏模量比为1/3,1/5,1/7和1/10的煤样强度分别降低了 46.6％,32.0％,27.9％和26.4％;气体运移降低煤样强度的机制为损伤效应以损伤-诱导应变贡献于煤的孔隙度,孔隙发育程度改变了单轴加载后主裂隙的扩展轨迹.该研究通过编程对渗透率模型进行后处理计算,实现了煤层气运移出现的损伤效应对煤强度影响的耦合计算.

关键词：采矿工程、损伤本构参数、渗透率模型、煤层气、基质-裂隙相互作用

所属期刊栏目：41

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;山东省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2022-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：503-514