含瓦斯砂岩卸围压变形特征与渗透规律试验研究

摘要：

为研究含瓦斯砂岩卸荷破坏过程中的变形及渗流规律,采用自主研发的含瓦斯煤热-流-固耦合渗流伺服试验系统,开展了不同围压和相同瓦斯压力条件下的卸围压渗流试验,建立了基于应变指标的瓦斯渗流模型.得出的主要结论有:(1)含瓦斯砂岩破坏表现出明显的脆性特征,峰值应力点后瞬间,应力、应变及流量均出现突跳;(2)应力-应变及渗透率变化呈现明显的阶段性特征:孔隙、微裂隙压密及弹性变形阶段(Ⅰ、Ⅱ阶段),砂岩渗透性为0;卸荷屈服阶段(l阶段),产生新的损伤,渗透性小幅增加;卸荷破坏应力跌落阶段(V阶段),应力突降,应变陡增,裂隙贯通后渗透性陡增,是渗透性主导阶段;破坏后阶段(V),应力、应变及流量变化均趋于稳定;(3)含瓦斯砂岩破坏阶段,受气体压力和泊松效应影响,使径向应变和体积应变远大于轴向应变;(4)含层理砂岩卸荷破坏形式以产生沿层理面方向的张剪混合裂缝为主.基于Kozeny-Carman方程和裂隙流理论,建立了应变相关渗透率模型,揭示了含瓦斯砂岩损伤破坏渗流机制,对研究瓦斯突出、及在破断岩体中的运移规律及抽采孔优化设计等具有借鉴意义.

关键词：采矿工程、瓦斯、砂岩、卸围压、渗透率模型

所属期刊栏目：38

分类号：TU454(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家科技重大专项No.2016ZX05045-004.This work was supported by the National Science and Technology Major project of China 2016ZX05045-004

在线出版日期：2018-01-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3475-3483,3490