不同应力状态下底板岩体渗流特性分析研究
张培森
侯季群
赵成业
李腾辉
山东科技大学 矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;山东科技大学 矿业工程国家级实验教学示范中心,山东 青岛 266590
摘要：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 MP a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.
关键词：渗透特性裂纹扩展低渗底板突水岩石加载
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2018YFC0604702)国家自然科学基金(51379119)山东省自然科学基金资助项目(ZR2021ME086)
论文发表日期：2022-01-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 127-133 )
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