三轴应力下胶结破碎煤岩体渗流稳定性

作     者：张天军 庞明坤 彭文清 刘楠 黄耀光 ZHANG Tianjun;PANG Mingkun;PENG Wenqing;LIU Nan;HUANG Yaoguang

作者机构：西安科技大学理学院陕西西安710054 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 

基　　金：国家自然科学基金项目(51774234 51874234 51604214) 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2019年第36卷第4期

页      码：834-840,847页

摘      要：岩块间胶结结构的破坏是陷落柱诱发煤矿突水事故的重要因素之一。为研究胶结破碎煤岩体在三轴承压下的渗流稳定性,分别制作10组含有不同级配结构的煤样,利用自主设计的三轴渗流试验系统对胶结破碎煤岩体的渗透率k、非Darcy流β因子和失稳临界值进行试验测定。结果表明:1)不同Talbot指数n所对应的胶结破碎煤岩体孔隙结构不同,承压变形时其渗透率与有效应力满足函数关系:k=aebσc,说明快速压密阶段主要影响的是初始孔隙率,后续结构重调整阶段骨架颗粒发生了剥落、破碎;2)当渗透率k下降到10^-10m^2以下、或非Darcy流β增加到106 m^-1时,都会引起渗流系统失稳,说明两者数量级的改变可诱发β因子突变到负值,其符号的变化可作为煤岩体渗流失稳的临界条件;3)高应力水平状态下,60%的级配结构在渗流过程中均出现失稳阶段,说明渗流参数是否满足βk2<3.90×10^-12m^3,可作为预测煤矿突水事故的重要依据。

主 题 词：级配 陷落柱 破碎煤岩 非Darcy流β因子 渗流失稳 

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程类] 081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0837[0837] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13545/j.cnki.jmse.2019.04.024

馆 藏 号：203702494...