赵宏刚等：加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律 ·1679· 性试验研究.工程科学学报，2015,37(8)：971) -加卸载速率比，n=4.751 加卸载速率比，n=3.50:1 4]Li C H,Zhang L X,Yao ZQ,et al.Permeability characteristics 加卸载速率比，n=2.25】 and mechanism analysis of two types of rocks.J Univ Sci Technol 4 Beijing,2010,32(2):158 3 (李长洪，张立新，姚作强，等两种岩石的不同类型渗透特 性实验及其机理分析.北京科技大学学报，2010,32(2)： 158) [5]Yin G Z,Jiang C B,Wang WZ,et al.Experimental study of in- 2000 4000 60008000 10000 fluence of confining pressure unloading speed on mechanical prop- 时间s erties and gas permeability of containinggas coal rock.Chin 图7渗透率时间关系曲线 Rock Mech Eng,2011,30(1)68 Fig.7 Relationship between permeability and time (尹光志，蒋长宝，王维忠，等.不同卸围压速度对含瓦斯煤 岩力学和瓦斯渗流特性影响试验研究.岩石力学与工程学 4结论 报，2011,30(1)：68) Yin GZ,Jiang C B,Xu J,et al.An experimental study on effect (1)加卸载过程中，加卸载速率比n越大，峰值应 of water content on coalbed gas permeability in ground stress field. 力附近的曲线平台越长，轴向应变￡，和环向应变e,也 Transp Porous Media,2012,94(1)87 ] Xu J.,Li BB,Zhou T,et al.Experimental study of coal deforma- 越大，体应变e,的变形量则越小.加卸载比4.75：1下 tion and permeability characteristics under loading-unloading con- 轴向应变和环向应变较3.50：1下分别提高39.85%和 ditions.J China Coal Soc,2012,37(9):1493 8.38%,3.50:1下较2.25：1下分别提高64.87%和 (许江，李波波，周婷，等.加卸载条件下煤岩变形特性与渗 496%:但速率比225：1下体应变e较4.75：1和3.50：1条 透特征的试验研究.煤炭学报，2012,37(9)：1493) 件则分别提高448.15%和78.67%. 8] Jiang C B,Yin G Z,Huang Q X,et al.Experiment of deforma- (2)不同加卸载速率比n下含瓦斯煤变形模量均 tion property and gas permeation of containing gas coal under co 先迅速减小后缓慢减小，到破坏时再迅速降低，而后逐 fining pressure-unloading process.J China Coal Soc,2011,36 渐保持稳定.变形模量与应变关系在加卸载过程中可 (5):802 (蒋长宝，尹光志，黄启翔，等.含瓦斯煤岩卸围压变形特征 分为三个阶，且在相同轴向应变时，n越小，变形模量 及瓦斯渗流试验.煤炭学报，2011,36(5)：802) 越大 9]Jiang C B,Huang G,Huang Q X.Experiment on deformation (3)偏应力一应变曲线与渗透率一应变曲线的变 failure and permeability evolution law of gas-containing coal under 化相对应.渗透率变化曲线可分为三个阶段：初始压 multi-stage unloading confining pressure.China Coal Soc, 密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.屈服破 2011,36(12):2039 坏阶段，加卸载速率比越小，煤样峰值处的体应变和 (蒋长宝，黄滚，黄启翔.含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及 渗透率演化规律实验.煤炭学报，2011,36(12)：2039) 渗透率越大.速率比3.50：1时煤样体应变与渗透率较 [10]Li X Q,Yin GZ,Cai B.Experimental study of deformation and 4.75:1时分别增加212.5%和12.3%：速率比2.25：1 seepage properties of outburst coal samples under cyclic loading. 时较3.50：1时分别增加78%和15.4%.采用较慢速 Chin J Rock Mech Eng,2010,29(Suppl 2):3498 度开采，渗透率较高，有利于瓦斯的抽采与排放 (李晓泉，尹光志，蔡波.循环载荷下突出煤样的变形和渗 透特性试验研究.岩石力学与工程学报，2010,29（增刊2）： 参考文献 3498) [Wang J A,Peng S P,Meng Z P.Permeability rule in full strain- [11]Zhao H B,Wang J C.Experimental study of evolution law of me- stress process of rock under triaxial compression.Unig Sci chanical properties of coal containing gas under unloading confi- Technol Beijing,2001,23(6):489 ning pressure.Rock Soil Mech,2011,32(Suppl 1):270 (王金安，彭苏萍，孟召平.岩石三轴全应力应变过程中的渗 (赵洪宝，王家臣.卸围压时含瓦斯煤力学性质演化规律试 透规律.北京科技大学学报，2001,23(6)：489) 验研究.岩土力学，2011,32（增刊1）：270) Yang Y J,Wang D C,Wang K,et al.Micro and meso-damage [12]Yin G Z,Li W P,Li M H,et al.Permeability properties and ef- mechanism of coal's strength and deformation characteristics.J fective stress of raw coal under loading-unloading conditions.J Unie Sci Technol Beijing,2011,33(6):653 China Coal Soc,2014,39 (8):1497 (杨永杰，王德超，王凯，等.煤岩强度及变形特征的微细观 (尹光志，李文璞，李铭辉，等。加卸载条件下原煤渗透率与 损伤机理.北京科技大学学报，2011,33(6)：653) 有效应力的规律.煤炭学报，2014,39(8)：1497) B]Kang X T,Yin GZ,Huang G,et al.Experiment research on gas [13]Zhu J,Jiang Y D,Zhao Y X,et al.Experimental study on per- seepage anisotropy in lowpermeability coal.Chin Eng,2015, meability of coal samples under the simultaneous action of unloa- 37(8):971 ding and loading.J China Coal Soc,35 (Suppl 1):76 (康向涛，尹光志，黄滚，等.低透气性原煤瓦斯渗流各向异 (祝捷，姜耀东，赵毅鑫，等.加卸荷同时作用下煤样渗透性赵宏刚等: 加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律 图 7 渗透率--时间关系曲线 Fig． 7 Ｒelationship between permeability and time 4 结论 ( 1) 加卸载过程中，加卸载速率比 n 越大，峰值应 力附近的曲线平台越长，轴向应变 ε1和环向应变 ε3也 越大，体应变 εv的变形量则越小． 加卸载比 4. 75∶ 1下 轴向应变和环向应变较 3. 50∶ 1下分别提高 39. 85% 和 8. 38% ，3. 50 ∶ 1 下 较 2. 25 ∶ 1 下 分 别 提 高 64. 87% 和 4. 96%; 但速率比2. 25∶ 1下体应变 εv较4. 75∶ 1和3. 50∶ 1条 件则分别提高 448. 15% 和 78. 67% ． ( 2) 不同加卸载速率比 n 下含瓦斯煤变形模量均 先迅速减小后缓慢减小，到破坏时再迅速降低，而后逐 渐保持稳定． 变形模量与应变关系在加卸载过程中可 分为三个阶，且在相同轴向应变时，n 越小，变形模量 越大． ( 3) 偏应力--应变曲线与渗透率--应变曲线的变 化相对应． 渗透率变化曲线可分为三个阶段: 初始压 密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段． 屈服破 坏阶段，加卸载速率比 n 越小，煤样峰值处的体应变和 渗透率越大． 速率比 3. 50∶ 1时煤样体应变与渗透率较 4. 75∶ 1时分别增加 212. 5% 和 12. 3% ; 速率比 2. 25∶ 1 时较 3. 50∶ 1时分别增加 78% 和 15. 4% ． 采用较慢速 度开采，渗透率较高，有利于瓦斯的抽采与排放． 参 考 文 献 ［1］ Wang J A，Peng S P，Meng Z P． Permeability rule in full strain￾stress process of rock under triaxial compression． J Univ Sci Technol Beijing，2001，23( 6) : 489 ( 王金安，彭苏萍，孟召平． 岩石三轴全应力应变过程中的渗 透规律． 北京科技大学学报，2001，23( 6) : 489) ［2］ Yang Y J，Wang D C，Wang K，et al． Micro and meso-damage mechanism of coal’s strength and deformation characteristics． J Univ Sci Technol Beijing，2011，33( 6) : 653 ( 杨永杰，王德超，王凯，等． 煤岩强度及变形特征的微细观 损伤机理． 北京科技大学学报，2011，33( 6) : 653) ［3］ Kang X T，Yin G Z，Huang G，et al． Experiment research on gas seepage anisotropy in low-permeability coal． Chin J Eng，2015， 37( 8) : 971 ( 康向涛，尹光志，黄滚，等． 低透气性原煤瓦斯渗流各向异 性试验研究． 工程科学学报，2015，37( 8) : 971) ［4］ Li C H，Zhang L X，Yao Z Q，et al． Permeability characteristics and mechanism analysis of two types of rocks． J Univ Sci Technol Beijing，2010，32( 2) : 158 ( 李长洪，张立新，姚作强，等． 两种岩石的不同类型渗透特 性实验及其机理分析． 北京科技大学学报，2010，32 ( 2 ) : 158) ［5］ Yin G Z，Jiang C B，Wang W Z，et al． Experimental study of in￾fluence of confining pressure unloading speed on mechanical prop￾erties and gas permeability of containing-gas coal rock． Chin J Ｒock Mech Eng，2011，30( 1) : 68 ( 尹光志，蒋长宝，王维忠，等． 不同卸围压速度对含瓦斯煤 岩力学和瓦斯渗流特性影响试验研究． 岩石力学与工程学 报，2011，30( 1) : 68) ［6］ Yin G Z，Jiang C B，Xu J，et al． An experimental study on effect of water content on coalbed gas permeability in ground stress field． Transp Porous Media，2012，94( 1) : 87 ［7］ Xu J，Li B B，Zhou T，et al． Experimental study of coal deforma￾tion and permeability characteristics under loading--unloading con￾ditions． J China Coal Soc，2012，37( 9) : 1493 ( 许江，李波波，周婷，等． 加卸载条件下煤岩变形特性与渗 透特征的试验研究． 煤炭学报，2012，37( 9) : 1493) ［8］ Jiang C B，Yin G Z，Huang Q X，et al． Experiment of deforma￾tion property and gas permeation of containing-gas coal under con￾fining pressure--unloading process． J China Coal Soc，2011，36 ( 5) : 802 ( 蒋长宝，尹光志，黄启翔，等． 含瓦斯煤岩卸围压变形特征 及瓦斯渗流试验． 煤炭学报，2011，36( 5) : 802) ［9］ Jiang C B，Huang G，Huang Q X． Experiment on deformation failure and permeability evolution law of gas-containing coal under multi-stage unloading confining pressure． J China Coal Soc， 2011，36( 12) : 2039 ( 蒋长宝，黄滚，黄启翔． 含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及 渗透率演化规律实验． 煤炭学报，2011，36( 12) : 2039) ［10］ Li X Q，Yin G Z，Cai B． Experimental study of deformation and seepage properties of outburst coal samples under cyclic loading． Chin J Ｒock Mech Eng，2010，29( Suppl 2) : 3498 ( 李晓泉，尹光志，蔡波． 循环载荷下突出煤样的变形和渗 透特性试验研究． 岩石力学与工程学报，2010，29( 增刊 2) : 3498) ［11］ Zhao H B，Wang J C． Experimental study of evolution law of me￾chanical properties of coal containing gas under unloading confi￾ning pressure． Ｒock Soil Mech，2011，32( Suppl 1) : 270 ( 赵洪宝，王家臣． 卸围压时含瓦斯煤力学性质演化规律试 验研究． 岩土力学，2011，32( 增刊 1) : 270) ［12］ Yin G Z，Li W P，Li M H，et al． Permeability properties and ef￾fective stress of raw coal under loading-unloading conditions． J China Coal Soc，2014，39( 8) : 1497 ( 尹光志，李文璞，李铭辉，等． 加卸载条件下原煤渗透率与 有效应力的规律． 煤炭学报，2014，39( 8) : 1497) ［13］ Zhu J，Jiang Y D，Zhao Y X，et al． Experimental study on per￾meability of coal samples under the simultaneous action of unloa￾ding and loading． J China Coal Soc，35( Suppl 1) : 76 ( 祝捷，姜耀东，赵毅鑫，等． 加卸荷同时作用下煤样渗透性 ·1679·