【摘 要】
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本文采用实验研究、理论分析及数值模拟相结合的研究方法,开展含瓦斯煤岩的力学及渗透规律研究,得出如下研究成果:(1)采用YSSZ-500A型岩石双轴流变测试仪,开展煤层顶板岩样的单轴压缩+声发射实验,分析单轴压缩过程中岩石的声发射特性,研究损伤变量与试样轴向应变关系特性。(2)开展不同围压条件下含瓦斯煤样和砂岩的力学特性和渗流特性实验,随围压的增大,含瓦斯煤和砂岩的强度逐渐增加,煤的强度与围压呈幂函
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本文采用实验研究、理论分析及数值模拟相结合的研究方法,开展含瓦斯煤岩的力学及渗透规律研究,得出如下研究成果:(1)采用YSSZ-500A型岩石双轴流变测试仪,开展煤层顶板岩样的单轴压缩+声发射实验,分析单轴压缩过程中岩石的声发射特性,研究损伤变量与试样轴向应变关系特性。(2)开展不同围压条件下含瓦斯煤样和砂岩的力学特性和渗流特性实验,随围压的增大,含瓦斯煤和砂岩的强度逐渐增加,煤的强度与围压呈幂函数关系,砂岩的强度与围压呈线性关系。煤样的初始渗透率随着围压的增加逐渐降低,砂岩的渗透率仅在破坏后急剧增加,随着围压的增加,破坏后砂岩的渗透率逐渐的减小。(3)针对川煤集团杉木树矿N3012工作面附近地应力分布规律,模拟研究2+3#煤层回采过程中采动压力演化规律,根据数值模拟结果,设计X-Z、Y-Z、X-Y方向的应力加卸载路径,开展不同应力作用下含瓦斯原煤的力学、变形及渗透特性研究。同时增轴压、卸围压过程中,煤样的主应力差逐渐增高,但增轴压使内部裂隙闭合的能力弱于卸围压使内部裂隙张开的能力,致使渗透率随主应力差的增大而缓慢升高;同时增轴压和围压过程中,煤样内部的孔隙和裂隙在轴压和围压的作用下逐渐闭合,渗透率随主应力差的降低而非线性减小。(4)分析煤层多物理场基本运移规律,以N3012工作面为工程背景采用COMSOL软件模拟研究抽采孔间距对煤内瓦斯运移特性研究。瓦斯抽采孔口附近的瓦斯压力降低速率最大,随着距抽采孔口的距离增加,气体压降速率缓慢降低,但降低速度渐渐放缓。且抽采时长越久,孔周压降累计值就越大,但其增加速率渐渐放缓。随着瓦斯抽采时间的增加,钻孔周围瓦斯压降速率逐渐放缓,但两钻孔中间测点2的瓦斯压力均小于仅有一侧布置抽采钻孔的测点1的瓦斯压力,说明布置钻孔越多瓦斯压力降低幅度越大。
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