不同应力组合条件下煤岩渗透率的试验

利用自制含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,对煤岩在不同轴压、围压和瓦斯压力组合下进行渗流试验,研究不同围压和瓦斯压力组合下的全应力-应变及在不同应力组合下煤岩渗透性的影响规律。结果表明：煤岩的渗透率随体积应力变化有三个阶段;在轴压和瓦斯压力一定的条件下,渗透率随着围压的增加而减小,且与围压呈二次曲线关系,围压对渗透率的影响比轴压大;在轴压和围压一定的条件下,渗透率随着瓦斯压力的增加先减小后增大,且与瓦斯压力呈三次曲线关系,渗透率减小阶段滑脱效应占主导地位;在一定瓦斯压力和相同体积应力下,渗透率随轴压     

不同煤岩组合渗透率的影响因素试验研究

为研究不同煤岩组合的渗透率,针对山西沁水盆地榆社-武乡区块煤、粉砂泥岩和泥岩3种岩石的不同组合方式,进行了不同条件下的渗透率试验.结果 表明:(1)在恒定孔隙压力下,随着有效应力的增加,渗透率先快速降低后缓慢降低,有效应力增大到使煤岩破碎后,渗透率会逐渐增加,趋势符合二次函数,恒定三轴应力下,渗透率随孔隙压力的增加呈二...     

全应力-应变条件下煤岩渗透率变化机制实验研究

针对煤岩在采动荷载作用下渗透率演化规律展开研究,选取河南平顶山矿区煤岩,基于Darcy定律稳态测量法,利用三轴压缩渗透实验装置进行煤岩全应力-应变渗透性实验。实验结果表明:控制渗透气体压力相同,围压的增加,阻止了试件拉伸裂隙的发育,导致煤岩全应力-应变曲线的应力峰值升高、渗透率降低;控制围压相同,煤岩应变-渗透率曲线与应力-应变曲线变化趋势基本相同,且存在因果关系,导致煤岩应变-渗透率曲线较应力-应变曲线具有滞后性。     

应力环境对煤岩吸附变形和渗透率的影响试验研究

注入CO_2增强煤层气开发过程中,煤储层渗透率的变化受有效应力变化、气体吸附/解吸引起的煤基质膨胀/收缩和气体滑脱效应耦合作用影响;为此,采用稳态法进行CH_4、CO_2渗流试验,研究不同应力环境下煤的吸附应变和气体滑脱效应对CH_4、CO_2渗流过程的影响。试验结果表明:相同应力环境下煤吸附CO_2产生的最大吸附应变为CH_4的1.01～2.39倍,使得CH_4在为煤中渗透率始终高于CO_2;同时随着埋深增加,外部应力增大,吸附应变减小;低应力环境下渗透率随气体压力减小呈"V"字形变化,随着外部应力增大,渗透率与气体压力呈负指数相关;此外,外部应力增大还将强化气体滑脱效应影响,使其更早的主导渗透率的演化。     

煤岩固液耦合应变－渗透率试验

采用MTS815岩石伺服试验系统进行了煤样全应力应变过程中的渗透性试验.试验结果表明,煤岩的应变－渗透率变化曲线与其全应力－应变曲线变化趋势基本一致,但表现出相对“滞后”的特点,表明渗透率的变化与其损伤演化过程密切相关,同时煤体通过其内部裂隙的渗透需要一定的时间过程,煤岩体达到峰值强度及之后的软化阶段,即损伤变量达一定值时,渗透率出现峰值.根据试验结果,拟合得出了煤岩应变－渗透率分段曲线方程.由于煤岩微孔隙裂隙相对较发育,其渗透率受有效围压的影响较明显,随有效围压增大,煤岩渗透率总体上呈下降趋势,这主要与煤岩中发育的原生裂隙受围压压密闭合以及限制了新生裂隙的扩展和张开度有关.     

不同损伤状态下煤岩渗透特性的试验研究

对不同围压状态下不同损伤程度煤岩的渗透特性进行了试验研究,研究结果表明:煤岩渗透性与损伤程度关系密切,其渗透性演化规律与损伤演化规律一致;围压对煤岩的渗透率影响较大,损伤程度相同时,围压越大煤岩渗透率越小。     

煤岩渗透率测定仪

研制的煤炭渗透率测定仪可以模拟０～１０００ｍ垂深的原岩应力，其测量范围宽、精度高、试样加工容易，具有自动化测试系统和数据处理与存储功能，特别适用于实验室测定低透气性煤岩渗透率。     

基于格子Boltzmann的煤岩渗透率研究方法

为了快速准确的得到不同应力状态下煤岩的渗透率,提出一种基于格子Boltzmann方法和单轴压缩试验相结合的煤岩渗透率研究方法。首先对煤岩进行压缩破坏试验,获取应力应变曲线,并记录受压破坏过程中不同应力等级的煤岩裂纹图片,编制了孔隙尺度格子Boltzmann模拟程序,利用Grenoble试验对程序进行了验证。然后由程序读取裂纹图片,模拟流体在裂纹中的流动,获取流场压力和流体速度,基于达西方程计算出不同裂纹图片的渗透率数值,得到应力应变与煤岩渗透率的关系曲线,通过数据拟合,给出了应力-渗透率关系。最后与文献中的应力-渗透率关系进行了对比。     

动静加载下组合煤岩的应力波传播机制与能量耗散

运用改进的霍普金森压杆,在波动力学理论的基础上,研究动静载下煤岩结构的应力波传播机制与能量耗散,分析应力波幅值和静载对煤岩组合体中应力波的波形、透射系数、反射系数和能量耗散的影响规律。研究结果表明:应力波幅值和静载明显的影响组合煤岩中应力波的传播性质;并且煤岩组合结构初始处于弹性与塑性状态的透射、反射系数随动载的变化规律是不同的。动载能量耗散随应力波幅值的增大而增大,随着静载的增大呈现先增大后减小的趋势。同时注意到组合煤岩在静载在0.50~0.75动载耗散能量迅速降低,并且组合加载下煤岩结构的破坏失稳可分为两种形式,包括动载主导和动载诱发,分别以动载和静载为主要能量源。由静载对应力波传播机制和能量耗散的影响可知,埋深不同或距离采掘空间的远近不同,应力波传播机制和能量耗散是不同的。     

应力路径对煤岩渗透率影响实验研究

依据煤岩体在巷道开挖后应力出现重分布特征,利用CGMS煤层瓦斯气液相对渗透率测试系统,对屯留煤矿煤样施加不同应力组合以研究三轴加载条件下渗透率与应力、温度之间的耦合关系。实验结果表明,渗透率随应力、温度的增加而减小,各个方向的应力对渗透率的影响程度不同,且差别较大;与应力相比,温度对渗透率的影响相对较小。得出了渗透率与三轴应力和温度之间的关系,并对温度和应力对渗透率的影响进行了理论分析。     

煤岩渗透实验方法分析及改进

在研究煤岩渗透率变化规律的实验中,存在很多引起误差的因素。通过对煤岩渗透实验过程及数据处理过程的理论分析,指出实验过程中的不合理操作和数据处理过程中选用参数的不合理性是导致煤岩渗透率测定出现误差的主要因素,并对这两种因素造成实验误差的原因进行了分析论证。针对这两种因素,提出了相应的改进措施及建议。对煤岩渗透率相关规律研究的实验有着重要的实际意义。     

红砂岩三向应力状态下渗透性能的实验研究

通过试验定量研究和分析了红砂岩三向受压变形破坏全过程的渗透性变化。实验结果表明,剪胀在破坏前发生,开始出现的应力为抗压强度的46%;随着纵向压缩应力的增加渗透流率减低,当达到峰值应力时渗透率降到最低值并保持稳定;渗透率受围压和渗透压差的影响显著,围压越高,渗透率的降低速度越低;渗透压差越大,渗透率越小,且下降的速率越大。     

烧变岩石伺服条件下渗透特性试验研究

烧变岩是煤层自燃引起周围围岩变质而形成的,具有特殊的工程地质性质。通过伺服渗透试验所获得的应力-应变关系与渗透率-应变关系,分析了全应力-应变过程中烧变岩石渗透性随变形的变化特点,揭示了不同原岩性质的烧变岩石渗透率-应变关系的主要差异和渗透率-应力之间的关联性,最后阐述了烧变岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义。     

基于扰动状态概念的煤岩力学模型

为解决岩质地基、边坡与地下岩体工程扰动与失稳、煤岩扰动与突出等实际问题,需要对岩体工程受扰动后的响应规律与特点进行深入研究。基于扰动状态概念理论,通过定义煤岩类准脆性岩石材料的相对完整状态、完全调整状态,从理论上给出了扰动函数公式,建立了煤岩类准脆性岩石扰动本构模型,并给出了模型参数解析式。通过煤岩和砂岩三轴压缩试验,所建本构模型与试验结果较为吻合,证明所建本构模型可以确定煤岩等准脆性岩石在扰动状态结构微调整过程中,任一状态下的扰动函数和应力-应变情况,为研究煤岩类准脆性工程材料受扰动后的力学特性提供了一种新的途径。     

三维应力下微型试件裂缝渗透率的试验研究

为研究岩石水力学和合理预测工程岩体中复杂的渗流状态,针对微型石灰岩试件天然裂缝三维应力作用下的渗透性进行了试验研究。利用太原理工大学多功能综合加载-渗透系统,在恒定渗透压和固定围压条件下,进行轴压变化对渗透影响的试验;在恒定渗透压和固定轴压条件下,进行围压变化对渗透影响的试验。     

采动煤岩不同破裂模式下的能量辐射与应力降特征

理论比较分析煤岩在剪切、拉伸等破裂模式下的应力降、应变能释放及震动能量辐射特征,揭示采动煤岩不同破裂模式下的冲击危险差异.研究表明,煤岩破裂失稳释放的应变能随其破裂尺度的增大而增大,且在相同破裂尺度下,煤岩剪切破裂释放的能量和产生的应力降远大于在拉伸破裂下的能量释放和应力降大小.在能量释放相同时,震源破裂尺度随其单轴抗...     

不同尺寸岩石在点荷载作用下应力记忆效应的数值模拟

利用岩石破裂过程数值模拟软件RFPA2D对5种高宽比岩石试件进行了点荷载循环加载模拟试验。试验结果表明,岩石试件进行点荷载试验具有尺寸效应。岩石试样高×宽为100mm×50mm时,岩石对点荷载作用的应力记忆效应最明显,与实验室试验的结果一致。     

冲击倾向煤岩纵波波速与应力关系试验研究

为了弄清煤矿中冲击矿压现象的发生机理,在实验室单轴条件下对冲击倾向性煤岩样的应力与纵波波速耦合关系进行了研究,建立了两者关系的试验模型,并对模型参数进行了分析.研究结果表明:1)岩样纵波波速对应力的敏感程度要高于煤样,即随应力增加,纵波波速变化更快；2)冲击倾向煤岩试样在弹性阶段纵波波速变化梯度大,塑性阶段波速变化趋于平缓,它表明应力与纵波波速间具有幂函数关系,与实测值的相关系数计算说明,模型具有较高的拟合度,能准确描述应力与波速的变化关系,并服务于现场层析成像冲击危险性计算.