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

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 3; pp. 1432 - 1446
• Main Authors: 王登科, 张力元, 魏建平, 都海龙, 李振, 王志明, 董博文, 张富凯, 尹彦波, 张宏图, 卫彦昭
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 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,河南焦作 454000 01.03.2024; 河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000%山西晋煤集团技术研究院有限责任公司,山西晋城 048006%太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原 030024%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,河南焦作 454000%长沙矿山研究院有限责任公司,湖南长沙 410012; 河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000; 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000%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,河南焦作 454000
• Subjects: 工业CT扫描; gas seep-age law; impact load; 含瓦斯煤动力学破坏特征; 冲击载荷; 瓦斯渗流规律; fracture expansion; failure characteristics of gas-bearing coal; industrial CT scan; 裂隙扩展
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0850

TD315; 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.