某突出矿煤岩非Darcy流渗流稳定性实验研究

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1、第29卷第1期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2010年2月Vol.29No.1JournalofLiaoningTechnicalUniversity（NaturalScience）Feb.2010文章编号：1008-0562(2010)01-0091-04某突出矿煤岩非Darcy流渗流稳定性实验研究1232张天军，李树刚，陈占清，许满贵(1.西安科技大学理学院，陕西西安710054；2.西安科技大学能源学院，陕西西安710054；3.中国矿业大学理学院，江苏徐州221008)摘要：为了获得煤岩非Darcy流渗透特性，利用MTS-02型岩石力学试验系统采用全程位移控制对煤与瓦斯突出

2、矿煤样进行了全应力应变过程数控瞬态渗透法试验。计算出煤样破坏过程中不同应变下非Darcy流渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数及渗流稳定性指数，并给出发生渗流失稳所需的压力梯度。研究表明：该突出矿煤样的渗流稳定性指数χ的负值较多出现在峰值应力后并且其发生渗流失稳所需的压力梯度较大。关键词：渗流稳定性；非Darcy流；煤样中图分类号：TD713文献标识码：AExperimentalstudyonseepagestabilityofnon-Darcyflowincoalandrockataburstmine1232ZHANGTianjun，LIShugang，CHENZhanqing，

3、XUMangui(1.SchoolofScience,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi'an710054,China;2.SchoolofEnergy,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi'an710054,China;3.SchoolofScience,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)Abstract：Coalsamplesarecollectedfromacoal-andgas-burstmineinordert

4、oinvestigatetheseepagepropertiesofnon-Darcyflowinsuchcoalandrock.Testsoncoalsamplesundercompletestress-strainprocessandfull-processdisplacementcontrolareconductedbyusingtheMTS-02rockmechanicstestingsystemandthenumericallycontrolledtransientpermeabilitymethod.Thenon-Darcyflowpermeability,thenon-D

5、arcyflowfactorβ,theaccelerationcoefficientandtheseepagestabilityindexofthecoalsamplesunderdifferentstrainsduringfailureprocessareobtained.Also,thepressuregradientforseepageinstabilityoccurrenceisgiven.Itshowsthatthenegativevaluesofseepagestabilityindexmostlyoccurafterthepeakstressandwhentherequi

6、redpressuregradientforseepageinstabilityishigh.Keywords：seepagestability；non-Darcyflow；coalsamples0引言此时，采动岩体渗流属于由偏微分方程（组）描述[3-6]的非线性动力学系统。文献[5-6]讨论了采动围岩煤矿采掘工程破坏了原岩应力场和原始瓦斯中参变渗流系统的分岔。文献[7]探讨了低渗透储层压力平衡，形成了采掘空间周围煤岩体的应力重新气体非Darcy流特征。本文从突出矿井采集煤块，分布。瓦斯大量涌出、煤与瓦斯突出等瓦斯动力运制作成标准试样，在MTS815.02系统上采用瞬态移现象是伴随着瓦

7、斯渗流运动的动力灾害，其本质法对进行了全应力应变过程中的渗透性试验。依据是瓦斯在受地应力场和开挖应力场共同作用下的试验测试结果研究了煤样Forchheimer型非Darcy[1-2]煤矿围岩中渗流运动的失稳。瓦斯动力运移与采流渗透特性及其渗流稳定性。掘过程中煤岩体受周围应力场作用时的渗透特性密切相关。瓦斯在原始煤体中的渗流是极其缓慢的1煤样渗透试验原理流动，服从Darcy定律，通常当作线性、稳态过程来处理。瓦斯涌出、突出等过程中，渗流不再是缓M