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真三轴实验下梁宝寺煤矿掘进工作面煤体应力—渗流关系研究及应用
摘要
本文通过真三轴实验对梁宝寺煤矿掘进工作面的煤体应力—渗流关系进行了研究，并将其应用于实际生产中。实验结果表明，煤体产生裂隙及应力变化后，渗流通量会随之改变。根据实验数据得出的渗流系数可以在实际生产中用于预测煤层渗透能力，优化采矿工艺。
关键词：真三轴实验；煤体应力—渗流关系；煤层渗透能力预测；采矿工艺优化。
Abstract
ThispaperstudiestherelationshipbetweencoalbodystressandseepageintheworkingfaceofLiangbaosicoalminethroughtruetriaxialexperiments,andappliesittoactualproduction.Theexperimentalresultsshowthatthepermeabilityofcoalwillchangewiththeoccurrenceofcracksandstresschanges.Thepermeabilitycoefficientobtainedfromtheexperimentaldatacanbeusedtopredictthepermeabilityofcoalseaminactualproductionandoptimizeminingtechnology.
Keywords:truetriaxialexperiment;coalbodystress-seepagerelationship;predictionofcoalseampermeability;optimizationofminingtechnology.
引言
近年来，我国煤矿事故不断发生，已经成为国家安全生产的一大难题。其中，煤层应力与渗流关系的研究，在保障煤矿安全生产方面具有重要意义。
传统的模拟实验方法存在一些不足，无法真正模拟煤体在自然状态下的应力及渗流规律。因此，本文选择真三轴实验法对煤体应力—渗流关系进行研究。
本文将介绍实验方法、结果及应用，并探讨渗流系数对生产的指导意义。
实验方法
本实验选择梁宝寺煤矿掘进工作面的现场煤样，将其制备成直径为50mm、高度为100mm的圆柱体样品。选用五台真三轴试验机，分别对每台试验机上的样品进行应力—应变及渗流实验。应力加载方式选择最大主应力方向垂直于样品轴心的方式，模拟煤层中选煤巷、工作面开采及加固过程中的力学变化规律。渗流测试采用自行设计的渗透器，在加载应力的同时进行通量测定。
实验结果及分析
实验结果表明，随着主应力的增大，煤体内产生裂隙，并随之形成通透网络。当煤体中的裂隙达到一定程度时，渗透通量会急剧上升，这说明煤层中的渗透能力极大地受到煤体的裂隙变化影响。
由实验数据拟合出渗流系数，可在实际生产中用于煤层渗透能力预测，为采矿工艺优化提供指导意义。
应用
本实验所获得的渗透系数可在实际煤矿生产中使用。通过对采煤工艺的优化，如控制采矿速度、断层钻孔加固及强化支护等，可以减小煤体内应力集中，缩小煤体裂隙范围，从而提高煤层的渗透能力，保障煤层的稳定性，减少煤矿事故的发生。
结论
本文通过真三轴实验，得出了梁宝寺煤矿掘进工作面的煤体应力—渗流关系，并将其应用于实际生产，为采矿工艺的优化提供了一定指导意义。渗流系数的预测可在保障煤矿安全生产、减少煤矿事故等方面发挥重要作用，具有一定的应用前景。
参考文献
[1]杨长青,谢孔群.采动地压突水及其防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.
[2]邵芳,冯宝峰.煤矿水害防治的研究进展[J].有色金属(矿山部分),2009,61(8):23-25.
[3]赵鑫,张慧莹,翟克志.煤体渗透特性试验及其渗流系数的运用[J].煤炭学报,2007,32(7):701-704.
[4]谭绍平,余永信.我国煤矿掘进应力集中规律及其对破坏的影响[J].中国矿业大学学报,2003,32(3):299-302.
[5]王其雷.矿山水害数值模拟方法研究[J].中国矿业,2008,17(10):52-55.