高壓瓦斯吸附與快速卸氣壓對煤巖的劣化作用試驗與分析.pdf

1、針對煤與瓦斯突出孕育、啟動兩個階段中瓦斯對煤巖力學狀態(tài)的影響，在前人的研究基礎上，將吸附態(tài)瓦斯和游離態(tài)瓦斯對煤巖的影響分離研究。
　　高壓吸附瓦斯對煤巖力學性質的劣化作用研究采用了物理試驗和理論分析相結合的方法。物理試驗儀器采用自主研發(fā)的可視化恒容氣固耦合試驗系統(tǒng)，試驗采用與原煤力學性質相似度較高且物理力學參數(shù)受控可調的型煤標準試件，用CO2代替瓦斯氣體。理論分析從拉伸破壞條件、剪切破壞條件和變形性質三個方面總結了劣化原因，得到了

2、吸附態(tài)瓦斯對煤巖力學性質劣化的理論公式。在此基礎上，為了更加精準的描述分析高壓瓦斯吸附對煤巖的劣化現(xiàn)象，創(chuàng)新性地，從顆粒離散元的角度分析了高壓瓦斯吸附對煤巖的劣化作用，并通過劣化試驗與PFC2D數(shù)值模擬驗證了顆粒離散元分析方法的的適用性。游離瓦斯對煤巖裂隙的擴容作用研究采用物理試驗的方法。物理試驗儀器在劣化試驗的基礎上改造而成，實現(xiàn)了氣體高速釋放。試驗對象仍是型煤與CO2。
　　主要得到以下結論:(1)型煤力學性質的劣化率隨氣體壓

3、力的增大變化呈包含冪函數(shù)項的復合函數(shù)關系，單軸抗壓強度最大約降低44％，彈性模量最大約降低42％;(2)相同氣體壓力下，吸附性越大的氣體在相同的吸附平衡壓力環(huán)境下對型煤的劣化作用越大。(3)為了降低煤巖顆粒表面自由能，瓦斯吸附于煤巖顆粒表面，將導致煤巖顆粒接觸的粘結抗拉強度、粘結粘聚力與粘結有效模量降低，氣體吸附平衡壓力越大，粘結抗拉強度、粘結粘聚力與粘結有效模量越小，粘結越容易發(fā)生破壞，從而降低了煤巖宏觀強度與彈性模量。(4)力學狀態(tài)