在煤層掘進(jìn)或回采過(guò)程中,采動(dòng)巖體會(huì)發(fā)生破裂或破碎現(xiàn)象,誘發(fā)井巷突水或煤與瓦斯突出等多種動(dòng)力災(zāi)害。根據(jù)研究方法和滲流特性,采動(dòng)巖體滲流分為破裂巖樣滲流和破碎巖樣滲流兩部分。研究采動(dòng)巖體流固耦合滲透規(guī)律,對(duì)減少礦山災(zāi)害,保障礦山安全生產(chǎn)具有重要的工程意義。在破裂巖樣滲流研究方面,本文利用控制砂粒粗細(xì)的方法,通過(guò)自主研發(fā)的高度可調(diào)式煤巖試樣制備裝置(ZL:201420165076.5)制備不同孔隙度的圓形薄板試樣,使用RSM-SY7超聲波循測(cè)儀測(cè)其孔隙度。在DDL600電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了中心受壓圓形薄板試樣彎曲變形過(guò)程中的滲透特性試驗(yàn);研究了孔隙度對(duì)圓形薄板試樣軸向抗壓強(qiáng)度、初始滲透率的影響和對(duì)圓形薄板試樣彎曲變形過(guò)程中軸向載荷與滲流量出現(xiàn)峰值的時(shí)間差的影響;研究了圓形薄板試樣彎曲變形過(guò)程中滲透率的變化規(guī)律。結(jié)果表明:中心受壓圓形薄板試樣孔隙度較大時(shí),其彎曲變形過(guò)程中軸向載荷F峰值先于流量Q峰值出現(xiàn),反之,其流量Q峰值先于軸向載荷F峰值出現(xiàn)。在破碎巖樣滲流研究方面,本文通過(guò)對(duì)多種礦物成分破碎巖樣和混合破碎巖樣的滲流特性進(jìn)行試驗(yàn)研究:采用穩(wěn)態(tài)滲透法對(duì)破碎砂巖、破碎泥巖、破碎煤矸石及三種巖樣的混合樣進(jìn)行滲透試驗(yàn),分析粒徑、有效應(yīng)力和孔隙度對(duì)破碎巖石滲透性參量的影響。結(jié)果表明:破碎巖樣隨孔隙度增加,其滲透率增大,非Darcy流β因子減小;孔隙度大于0.4左右時(shí),滲透率增加幅度變大,而當(dāng)孔隙度小于0.35左右時(shí),非Darcy流β因子變化較大;隨孔隙度變大,單種巖樣比混合巖樣滲透率的變化幅度大,而因粒徑不同非Darcy流β因子不同。采掘過(guò)程中,破碎煤巖體孔隙度受礦山壓力持續(xù)影響,若其連續(xù)減小將會(huì)使周圍流體壓力持續(xù)增加,成為誘發(fā)突水、煤與瓦斯突出等煤礦災(zāi)害的重要誘因。本文提出通過(guò)連續(xù)加載軸向位移的方式,研究孔隙度連續(xù)變化的破碎砂巖滲透特性。結(jié)果表明:孔隙度持續(xù)減小時(shí),加速度系數(shù)和非Darcy流β因子與滲透壓差的變化曲線呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。針對(duì)因試驗(yàn)儀器的限制,導(dǎo)致破裂巖樣滲流試驗(yàn)的承壓水作用不可考慮和破碎巖樣滲流試驗(yàn)的圍壓不可調(diào)控兩個(gè)問(wèn)題,提出相應(yīng)的裝置設(shè)計(jì)方案和解決方法。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TD31
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究的動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 破裂巖樣滲流研究現(xiàn)狀
        1.2.2 破碎巖樣滲流研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 論文的主要內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 破裂巖樣滲透特性試驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 試驗(yàn)原理
        2.2.1 圓形薄板的孔隙度控制方法
        2.2.2 圓形薄板制作模具的介紹
        2.2.3 滲透特性理論及模型的建立
    2.3 圓形薄板制備及試驗(yàn)方法
        2.3.1 圓形薄板制備
        2.3.2 試驗(yàn)方法
    2.4 試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理
    2.5 試驗(yàn)現(xiàn)象與分析
    2.6 本章小結(jié)
3 破碎巖樣滲透特性試驗(yàn)研究
    3.1 多種礦物成分破碎巖石滲透試驗(yàn)研究
        3.1.1 引言
        3.1.2 試驗(yàn)原理
        3.1.3 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備和巖樣的制備
        3.1.4 試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法
        3.1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)象分析
    3.2 混合破碎巖樣滲透特性試驗(yàn)研究
        3.2.1 巖樣的制備
        3.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)象分析
    3.3 本章小結(jié)
4 孔隙度連續(xù)變化的破碎砂巖滲透特性研究
    4.1 引言
    4.2 積分式模型的建立
    4.3 孔隙度連續(xù)變化滲流試驗(yàn)方法及測(cè)試結(jié)果
    4.4 試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 試驗(yàn)所遇問(wèn)題及解決方法
    5.1 引言
    5.2 圓形薄板滲透特性試驗(yàn)不可考慮承壓水的作用問(wèn)題
        5.2.1 設(shè)計(jì)背景
        5.2.2 彎曲巖樣滲透性裝置設(shè)計(jì)方案
        5.2.3 彎曲巖樣滲透性裝置使用方法
    5.3 破碎巖樣滲流試驗(yàn)的圍壓不可調(diào)控問(wèn)題
        5.3.1 設(shè)計(jì)背景
        5.3.2 破碎巖樣滲透裝置設(shè)計(jì)方案一
        5.3.3 破碎巖樣滲透裝置設(shè)計(jì)方案二
        5.3.4 圍壓可調(diào)的破碎巖石三軸滲流試驗(yàn)系統(tǒng)及方法
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

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本文編號(hào)：2857705