煤炭科学技术

作者：张培森, 侯季群, 赵成业, 李腾辉,

关键词：渗透特性, 裂纹扩展, 低渗, 底板突水, 岩石加载,

为研究煤层开采过程中底板渗透性变化规律，利用Rock Top 多场耦合试验仪，采用稳态和瞬态2 种方法测得不同应力作用下红砂岩渗透率，对红砂岩加载过程中内部裂纹发展变化规律及渗流特性进行分析，结果表明：对岩样进行应力差20 MPa 等梯度加载，全应力-应变曲线呈台阶状，根据裂纹体积应变法确定应力-应变各阶段的应变阈值，可将其划分为5 个阶段：压密闭合阶段—线弹性阶段—裂纹稳定扩展阶段—裂纹非稳定扩展阶段—峰后应变与破坏阶段;利用渗流进、出水口双泵设计，在5 个渗透压差下利用稳态法测试不同应力作用下岩石渗透率，结果表明在不同渗透压差下岩石渗透率均经历缓慢下降—缓慢增加—快速增长3 个阶段，与全应力-应变-渗流曲线规律一致，并与试件内部裂纹发展规律相对应;采用瞬态法测试得不同应力差下渗透率变化规律，与稳态法-渗流规律相一致，由于测试方法不同，瞬态法比稳态法测得岩样渗透率高出1～2 个量级，均表明红砂岩属于低渗类岩石;通过对完整岩样施加不同应力差模拟底板岩体状态，发现煤层底板压缩区渗透性减小，膨胀区渗透性增大，随着工作面推进，底板渗透性呈现先减小后增大的趋势，试验结果进一步揭示了随工作面推进底板岩体的渗流特性，为底板突水防治提供了重要的理论依据。

来源：2022年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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