周 哲,卢义玉,葛兆龙,杨 枫,张欣玮

(1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400030;2.重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆400030)

水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究

周 哲1,2,卢义玉1,2,葛兆龙1,2,杨 枫1,2,张欣玮1,2

(1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400030;2.重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆400030)

为研究煤岩在水、瓦斯共同作用下的强度特性,基于非饱和多孔介质混合物理论及有效应力原理,建立了含水瓦斯煤岩破坏准则。通过引入基质吸力应力因子,并利用实验得到基质吸力与煤岩含水率的拟合曲线,得出水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度与瓦斯压力及含水率的关系式。在实验室进行三轴压缩强度实验,对含水瓦斯煤岩强度理论进行了验证。结果表明:基质吸力是含水瓦斯煤岩强度的重要影响因素,在水与瓦斯共同作用下,煤岩峰值强度随瓦斯压力增加线性减小,而随含水率增加呈指数降低。

煤岩;含水率;瓦斯;有效应力;强度特性

目前,水力措施在煤矿、煤层气开采中应用广泛,煤层注水、水力割缝、水力压裂等水力措施对于瓦斯抽采和煤层防突有良好的工程效果[1-4]。在进行水力措施过程中,大量水进入到煤体孔隙,形成水、瓦斯、煤体三相介质,煤体物理力学性质发生显著变化。

国内外学者针对含瓦斯煤岩或含水煤岩两相介质的强度特性方面做……