PDF《低渗煤体渗透特性对其加载轴 （围）压》

第4 1卷第2期西南大学学报(自然科学版)

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1 9年2月Vol.

41No.2JournalofS o u t h w e s tU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ) F e b .

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1 9 D O I :

1 0 .

1 3

7 1

8 / j . c n k i . x d z k .

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1 9 .

0 2 .

0 1

8 低渗煤体渗透特性对其加载轴( 围) 压 变化响应特征试验研究 ① 田坤云1 , 李晓丽2

1 . 河南工程学院 安全工程学院,郑州

4 5

1 1

9 1;

2 . 郑州工业技师学院,郑州

4 5

1 1

5 0 摘要:针对低渗透煤体在轴压及围压变化作用下的渗透率演化规律,利用自主研发的全应力 应变三轴伺服控温渗 流试验系统,进行了变围压及变轴压条件下煤样渗透率的试验研究.试验结果表明:(

1 )渗透率在轴压及围压变化 过程中减小,围压对渗透率影响高于轴压对渗透率的影响;

(

2 )围压与渗透率符合 K = α e -0 .

4 5 σ

2 关系式,拟合系数 α 随着轴压的升高呈依次降低的趋势;

(

3 )轴压、围压均为1~1

0 MP a的范围内时,两者和渗透率之间满足 K =

1 5 .

3 3

58 9 e -0 .

4 5 σ

2 -0 .

2 7

64 3 σ

1 e -0 .

4 5 σ

2 的函数关系.研究结果为采动条件下渗透率演化提供理论参考依据,对现场 瓦斯抽放钻孔布置具有一定的实践指导意义. 关键词:轴压;

围压;

试验研究;

瓦斯;

渗透率 中图分类号:X

9 3

6 文献标志码:A 文章编号:1

6 7

3 9

8 6

8 (

2 0

1 9 )

0 2

0 1

3 5

0 6 近年来煤炭开采深度不断增加,煤层透气性也随之愈来愈低.现有瓦斯抽采资料表明:我国绝大部分 煤层透气性系数较低,为低透气性煤层,透气性直接影响着瓦斯的抽采效果,对瓦斯治理非常关键[ 1] .瓦 斯在煤层隙中的扩散及渗流受煤体内部裂隙、所处的应力场、周围温度场等多因素影响[

2 ] .煤体应力场环 境直接决定了瓦斯渗流规律,渗透特征很大程度上直接取决于轴向应力或侧向应力. 针对煤体渗透率变化特征,袁梅等[ 3] 分析了围压对含瓦斯煤体渗透率演化规律及两次围压升降过程中 渗透率最大损失率变化趋势;

李树刚等[ 4] 的研究成果表明应力加卸载过程中煤样渗流率及体积变化呈现出 两个不同阶段的函数关系;

王登科、朱卓慧等[ 5-6] 认为煤样试件在应力的加卸载过程中,渗透率随有效应 力的变化趋势呈现出近似的 V 型;

黄启翔等[

7 ] 则认为,试件所加载的围压对渗透性的影响大于其所受载 的轴压,并且渗透率与轴( 围) 压之间均呈现负指数关系;

祝捷等[

8 ] 研究表明,加卸载过程中由于受压而发 生的煤体形变对瓦斯渗透性的影响作用较大,形变的大小直接决定了煤体渗透率的大小;

C .R .M c k e e等[ 9] 的研究成果从现场实践方面也证明了煤体渗透率与煤体埋藏深度之间呈负指数关系;

胡耀青等[

1 0] 基于试 验表明体积应力变大,煤的瓦斯渗透率降低;

魏建平等[

1 1] 对受载含瓦斯煤渗透性影响因素进行了分析,发 现在温度一定情况下,煤样渗透率随有效应力的增大而呈现负指数变化关系;

丁宝成等[

1 2 ] 研究表明:在相 同围压条件下,煤样渗透率随孔隙压力增大先减小后增大,变化曲线呈二次函数关系;

王广荣等[

1 3] 研究表 明渗透率随围压的增大而减小,渗透率在应力 应变峰后呈现急剧上升的趋势;