潘荣锟,程远平,董 骏,陈海栋

(1.中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏徐州 221008;2.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000)

不同加卸载下层理裂隙煤体的渗透特性研究

潘荣锟1,2,程远平1,董 骏1,陈海栋1

(1.中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏徐州 221008;2.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000)

为获取不同载荷条件层理裂隙煤体渗透演化规律,采用煤岩渗透－力学试验系统,在加载、卸载过程中对含层理原煤试件进行渗透实验研究。实验结果表明:加载阶段,随着有效应力的增大,层理面间隙宽变小,渗透率降低,加载初期的渗透率急剧降低,当有效应力从1 MPa升高到7 MPa时,渗透率下降近81%,随后渗透率的变化趋于平缓;卸载阶段,随着围压的不断卸除,受压的层理裂隙得以逐渐恢复,渗透率逐渐增大,但最终渗透率只恢复到初始值的14%,即加载过程煤体层理裂隙变形、闭合对裂隙面造成永久性的损伤,使得在卸载过程中难以恢复而造成渗透率损失;并结合实验条件建立了层理裂隙煤体渗透率与有效应力之间的理论模型,与实验结果对比分析,具有较好的吻合度。

加卸载;层理裂隙;渗透率;原煤样;有效应力

煤层是由煤颗粒、孔隙、裂隙、黏土和碳酸盐等组成的混杂体,在漫长的地质年代由于成煤物质成分、颗粒大小、胶结物、结构构造等差异使煤层具有层理特性。层理是煤层中发育最广泛的构造,层理裂隙对煤的稳定性、可采性及气体的流动状态都有决定性的影响[1],其存在破坏了煤体的连续性和整体性,改变煤层应力分布状态[2],成为煤体强度、变形和渗透特性的主控因素。……