卸载煤体渗透特性及微观结构应力效应研究

潘荣锟^1,2，王力³，陈向军^1,2，陈海栋¹

1. 中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心2. 河南理工大学安全科学与工程学院3. 陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司

摘 要：针对加载、卸载作用下煤体变形及渗透机制的复杂性,利用渗透-力学耦合特性测定仪,根据瞬态脉冲原理,在40℃下,研究了不同卸载状态时CH4在煤体中的渗透行为,并就卸载前后煤样红外光谱和透射电镜结果进行对比分析,从微观角度讨论了加卸载对渗透特性的影响及引起煤体微观结构的应力效应。研究结果表明:带围压试验的煤样渗透率均较低,卸载到设定值后渗透率增高,且有效围压越大,渗透率变化越大;在微观上,煤样的有效围压越大,红外光谱特征参数I2值越高,脂肪链变长且易断裂和脱落,裂隙结构面活性增强,煤体颗粒易于损伤而破裂,并呈现出颗粒多碎性和强度弱化区,对煤体微裂纹的萌生、扩展直至形成宏观裂纹起加剧作用,卸载后煤体渗透率增大。

关键词：卸载煤体;煤层渗透率;微观结构;应力效应;