煤炭学报

作者：周斌, 刘航, 李树刚, 双海清, 张东明, 彭守建, 刘子嘉, 王崇智,

关键词：煤与瓦斯突出, 渗透率, Klinkenberg效应, 有效应力, 应力圆,

煤与瓦斯突出(简称“突出”)的发生是一个气压与围压同时卸载的过程(即“双重卸载”)。为判断应力和气压对突出煤体破坏的主控作用，明确其在突出过程中的作用机制，基于三轴渗流试验，分析了煤体试件在多种卸载模式及不同卸载比条件下的力学状态、渗透特性及破坏倾向性，并探讨了多种卸载模式下有效应力作用与Klinkenberg效应的作用机制，研究结果表明：煤岩体在气压卸载、围压卸载及双重卸载模式下轴向应变持续增大；仅卸气压时，径向应变线性减小，表现为煤岩体的最终渗透率增长率仅为36.88%，应力圆半径未发生变化，应力圆逐渐远离强度包络线，试件将逐渐趋于稳定；仅围压卸载时，径向应变线性增大，表现为煤岩体最终渗透率增长率高达990.91%，同时应力圆半径逐渐增大，应力圆逐渐靠近强度包络线，试件趋于发生破坏；而双重卸载模式下，在卸载前期体应变比最大，煤岩体最终渗透率增长率为149.24%，应力圆半径逐渐增大，应力圆远离强度包络线，试件逐渐趋于稳定。但随着双重卸载模式的卸载比增大，煤岩体轴向应变、径向应变及体应变变化速率均增加，有效应力在突出过程中的主导作用增强，进而导致渗透率增长速率升高，相应的应力圆半径增长幅度也将逐渐增大，应力圆将由远离包络线转至靠近包络线。由试验结果进一步得知，多次的阵发式突出过程中，受应力和瓦斯压力的双重控制，当发生典型的煤−瓦斯两相流动现象时，煤岩体表现为双重卸载过程，应力对突出的发展起到主导作用，而在突出处于短暂的停止阶段，煤岩体表现为仅的气压卸载过程，此时气压对突出的再次启动起到了主导作用。

来源：2025年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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