煤体导水系数及其变化规律的实验研究

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1、第24卷第4期岩土力学Vol.24No.42003年8月RockandSoilMechanicsAug.2003文章编号：1000－7598－(2003)04―0587―05煤体导水系数及其变化规律的实验研究1,212康天合，白世伟，赵永宏(1.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉430071；2.太原理工大学采矿工艺研究所太原030024)摘要：介绍了三轴应力状态下测定大煤样导水系数的实验装置与实验方法。对全国18个主采煤层煤样的导水系数测定结果表明，煤体的导水系数随体积应力的增加呈负指数规律衰减，随孔隙水压力的增加呈正指数规律增加；在统计意义上，煤体的导水系数与煤的

2、变质程度相关，但也受煤层的赋存条件与结构特征的影响，应在实验的基础上评价煤层的渗透性能。研究结果对煤层注水、瓦斯抽放和煤层气开发等工程实践具有一定的意义。关键词：大煤样；三轴应力；导水系数；实验室实验+中图分类号：LD163.1文献标志码：ATestingstudyonwaterconductioncoefficientofcoalmassanditsvariationlaw1，212KANGTian-he，BAIShi-wei，ZAOYong-hong（1.InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofScience

3、s，Wuhan430071,China;2.TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024,China）Abstract:Thetestdeviceandmethodonthewaterconductioncoefficientforlargesampleundertriaxialstressstateareintroduced.Thetestedresultsfromthe18coalseamsinChinahavemadeknownthatthewaterconductioncoefficientsofthecoalmass

4、esareattenuatinginminusexponentiallawwiththevolumestressincreasing,andincreasinginpositiveexponentiallawwithporewaterpressureincreasing.Instatisticalsense,thewaterconductioncoefficientsofthecoalmassesareinterrelatedwiththecoalmetamorphicgrade.Buttheyarealsoinfluencedbythegeologicalandst

5、ructuralconditionsofthecoalseams.Itshouldbebasedonthetesttoevaluatecoalseampermeability.Thestudyresultsareofsomeguidemeaningforcoalseaminfusion,gassuctionandcoalgasexploitation.Keywords:largesample;triaxialstress;waterconductioncoefficient;testinlaboratory关系的结论；C.A.Morrow等(1986)对花岗岩的渗透1

6、前言系数进行了测定，得出结论为：1煤体导水系数是衡量煤体渗透性能的一个综3K=A+Blg(P-aP)(1)eP合指标。多年来，国内外许多学者在测定煤岩体的渗透性能方面做了大量的工作。研究工作主要从两式中K为渗透系数；A，B为常数；Pe为围压；PP个方面进行，①在实验室内对小试样进行渗透性测为孔隙水压力；a为孔隙压系数。定。如Swell等（1978）研究了单向应力作用下煤②在现场进行大范围原位岩体的渗流特性测和油母页岩的径向渗透性；J.B.Walsh(1981)研究了定。如前苏联学者马克西莫夫(MakcmobM.N)，瑞围压和孔隙压对裂缝渗透性影响的理论问题；日本典安达

7、斯·卡尔逊和汤米·阿尔逊(AndersCarlss0n的藤村尚等(1979)进行了无围压状态下花岗岩的渗&TommyOlsson)等，通过对不同岩石的分段压水试透系数测定实验，得出了渗透系数与孔隙率成线性验及物性试验，测出了不同深度或不同围压下裂隙收稿日期：2002-11-20收到初稿，2003-03-08收到修改稿。基金项目：教育部高等学校骨干教师资助计划项目（J20046）；山西省青年科学基金项目（961027）资助。作者简介：康天合，男，1959年生，博士，教授。主要从事采矿与岩石力学方面的科研与教学工作。588岩土力学2003年岩体的渗透性，