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不同应力状态下底板岩体渗流特性分析研究

         
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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 MPa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。

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