采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (2): 472-486.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0084
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齐消寒1,2,刘晓东1,2,马恒1,2,刘忠桦1,2,谢文坤1,2,张颖1,2
摘要： 为研究饱水煤样在受到急速冷热冲击后的三轴力学性质演化及渗流特征,采用非接触式数字图像技术开展不同处理条件下煤样的三轴加载试验。研究结果表明:自然状态下恢复常温的煤样表面变化不大,经过微波处理后,表面变化明显,并出现衍生裂隙;随着微波功率的提高,试件的抗压强度和弹性模量降低,泊松比提高,试件横向变形能力增强,普氏系数降低,煤体硬度降低,损伤因子增大,内部损伤增多,其中800 W微波影响程度最大。试件的压密阶段占比减少,弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段延长,其中破坏阶段最为明显,且破坏后的曲线逐渐变得平缓,证明破坏后仍能维持破坏应力,而不是瞬间破碎导致应力断崖式下降,呈现出一种小应力-大形变的状态,相同压力环境下可达到更好的破坏效果。试件受剪切力影响更加明显,应力角点最终趋向于“双扇形”分布,随微波功率增大效果显著,同时试件破坏由内向外扩散,试件破碎状态由大块占据主体逐渐变化为小块、颗粒状及粉末状占比增多。加入微波后,渗透率变化明显,利用200 W微波处理后,相比于自然恢复的煤样,渗透率增幅为52.67％;功率增加到400 和600 W后,渗透率增幅为243.81％和394.25％;对于800 W微波,提升幅度最大,渗透率增幅为886.28％,提升近9倍,增透效果最为显著。研究结果可为提高低渗透率煤层的渗透效果提供一种急速冷热冲击的新方法,对提高井下瓦斯抽采效率具有重要意义。
中图分类号:
