不同真三轴应力路径下钻孔煤体的力学特性及气体流动规律.pdf

第 42 卷 第 8 期 岩石力学与工程学报 Vol.42 No.8 2023 年 8 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug. ，2023 不同真三轴应力路径下钻孔煤体的力学特性 及气体流动规律 1，2 1，2 1，2 1，2 刘玉冰 ，王恩元 ，赵 栋 ，张 力 (1. 中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏 徐州 221116 ；2. 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116) 摘要：为了研究钻孔煤体渐进破坏过程中的力学特性及气体流动规律，利用多功能真三轴流固耦合试验系统，开 展真三轴钻孔煤体力学特性及气体流动规律试验，揭示不同真三轴应力路径下钻孔煤体的强度和破坏特征以及渗 透率演化规律。试验结果表明：(1) 不同钻孔方向煤体的强度存在差异，其中钻孔垂直层理面方向时强度最大，垂 直端割理方向强度次之，垂直面割理方向强度最小；钻孔煤体在不同真三轴应力路径下的强度均符合线性 Mogi- Coulomb 强度准则和 Nadai 强度准则，但在原生割理影响显著时 Nadai 强度准则的拟合效果更好；(2) 真三轴加载 应力路径下钻孔煤体在垂直割理方向不同变形阶段的渗透率均显著小于真三轴加卸载应力路径下测得的渗透率； (3) 在垂直层理面方向，钻孔周围产生的宏观裂隙主要为张拉裂隙；在垂直端割理方向，钻孔周围产生的宏观裂隙 存在剪切、张拉 2 种类型；在垂直面割理方向，钻孔周围产生的宏观裂隙主要以剪切裂隙为主。此外，钻孔煤体 在最大主应力加载，中间主应力和最小主应力同时卸载应力路径下的裂隙数目尤其是伴生裂隙数目明显增多。 关键词：采矿工程；真三轴试验；钻孔煤体；力学特性；气体流动；层理 中图分类号：TD 32 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2023)08 –1878 –12 Mechanical characteristics and gas flow laws of drilled coal under different true triaxial stress paths LIU Yubing1，2 ，WANG Enyuan1，2 ，ZHAO Dong1，2