煤炭科学技术

作者：张培森, 王洪伟, 杨守振, 许大强, 刘业强, 刘超, 方家鑫, 鞠照强,

关键词：承压水, 采动作用, 渗流特性, 力学特性, 渗透压差,

随着煤炭开采不断向深部延深，高承压水对采煤工作面的威胁显著增加，易诱发突水灾害，基于此，采用Rock Top多场耦合试验仪模拟承压水环境下采动应力作用，开展砂岩卸荷试验，采取升轴压（应力集中）、降围压（开挖卸荷）的应力路径，探究不同初始卸荷水平、不同渗透压差条件下砂岩力学及渗流特性。获得了承压水作用下采动卸荷砂岩的力学及渗流特性规律试验。结果表明：砂岩应力−应变曲线因初始卸荷水平不同而出现“分流”现象，卸荷作用会加快岩样内部裂隙发育进程。岩样峰值平均有效应力随渗透压差增大、卸荷水平升高而增大；峰值径向应变整体随卸荷水平增高而增大；随初始卸荷水平的增高，峰值环向应变整体呈现下降趋势。定义了岩体内部结构有效卸荷模量，起始卸荷水平越高、渗透压差越小，岩体内部结构有效卸荷模量越低，岩样内部结构抵抗变形能力越差。砂岩典型渗透率曲线呈现“减—增减—稳定”的规律，低渗压环境下砂岩渗透率曲线在岩样破坏后出现明显的“尖峰”阶段，高渗压环境下“尖峰”阶段相对不明显。渗流通道总体积曲线与渗透率曲线具有良好地对应性；渗流场流速变化曲线符合“降—增—平”的变化规律，高渗透压差下水流流速大，低渗透压差下水流流速小且出现反向渗流情况。

来源：2025年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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