《卸荷煤體細觀損傷演化與瓦斯滲流的耦合作用研究》是依託中國礦業大學，由周紅星擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：卸荷煤體細觀損傷演化與瓦斯滲流的耦合作用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周紅星
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
荷載煤體細觀裂隙演化及瓦斯滲流是國內外研究的熱點，但從細觀角度研究不同荷載煤體損傷演化與瓦斯滲流相互作用的成果較少。本項目採用理論研究與實驗室實驗相結合的方法。首先，按設計卸載的力學路徑進行型煤試件的CT掃描試驗，揭示卸荷煤體細觀損傷、內部裂隙演化規律；然後，採用與CT掃描試驗完全相同的力學路徑和力學參數進行型煤試件的瓦斯滲流實驗，揭示卸荷煤體的瓦斯滲流特性；最後，疊加卸荷煤體內部裂隙演化與瓦斯滲流的研究成果，綜合分析卸荷煤體的細觀損傷演化對瓦斯滲流的影響，建立卸載煤體應力-損傷-瓦斯滲流耦合作用模型。本項目的研究實現了從細觀角度直觀研究裂隙演化特徵及其對瓦斯滲流的影響，能夠為保護層開採和卸壓瓦斯抽采提供理論基礎。
結題摘要
本項目採用理論研究與實驗室實驗相結合的方法。首先，按設計卸載的力學路徑進行型煤試件的CT掃描試驗，揭示卸荷煤體細觀損傷、內部裂隙演化規律；然後，採用與CT掃描試驗完全相同的力學路徑和力學參數進行型煤試件的瓦斯滲流實驗，揭示卸荷煤體的瓦斯滲流特性；最後，疊加卸荷煤體內部裂隙演化與瓦斯滲流的研究成果，綜合分析卸荷煤體的細觀損傷演化對瓦斯滲流的影響。通過3年的研究，獲得以下研究成果： （1）CT檢測實驗表明：型煤試樣在卸載初期損傷發育緩慢，隨著損傷的發展，損傷的增長速度加快；卸載時試樣首先從低密度端破壞，而後逐步向高密度端發展，最終在試樣內部出現錐形性狀的裂紋；對於同一試樣，密度越小的層位，損傷發展越快；不同的卸載路徑，損傷發展不同，固定差應力卸圍壓比固定軸向位移卸圍壓對試樣造成的損傷更大。 （2）卸載滲透性實驗表明：固定軸向位移與固定差應力兩種卸載力學路徑下，隨著初始圍壓的增大，差應力減小速率增大處的圍壓值升高。 （3）卸荷煤體裂隙演化與瓦斯滲流耦合：獲得了卸載過程中損傷變數的變化，結合等效力學路徑下滲透性實驗的結果，獲得了卸載煤體損傷對滲透性的影響，即卸載初期損傷與滲透率增加均較小，隨著繼續卸載，兩種卸載路徑下有效圍壓均卸載至5MPa左右後，損傷和滲透率的增加速度均加快。 （4）現場實踐：被保護層的膨脹變形情況與實驗室獲得的滲透率與軸向應變的關係，將被保護層劃分為原始滲透性區、滲透性減小區、滲透性增大1區、滲透性增大2區，在此基礎上最佳化瓦斯抽采鑽孔的布孔間距依次為5m×5m、10m×10m、40m×40m，並通過工作面掘進、回採期間的瓦斯參數驗證了瓦斯抽采鑽孔布孔方式最佳化的合理性。
