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煤与瓦斯共采覆岩应力及渗透耦合特性实验研究
煤与瓦斯共采覆岩应力及渗透耦合特性实验研究
摘要：煤与瓦斯共采是一种有效的煤炭开采方式，但由于覆岩的应力分布和渗透性变化所带来的复杂耦合效应，导致煤与瓦斯共采过程中存在一系列的安全隐患。本文通过实验研究煤与瓦斯共采覆岩的应力及渗透耦合特性，在实验中采用不同应力条件下的岩石样本，并监测样本中瓦斯的渗透性变化。实验结果表明，覆岩应力的增加会导致瓦斯渗透性的减小，同时也会增大覆岩的开裂和溃陷风险。因此，在煤与瓦斯共采过程中，应注重覆岩的应力控制和监测，以提高开采安全性。
关键词：煤与瓦斯共采，覆岩应力，渗透性，耦合效应，安全
1.引言
煤与瓦斯共采是一种同时开采煤炭和瓦斯的有效方法，可以提高资源利用效率。然而，在共采过程中，煤层覆岩的应力分布和渗透性变化会导致复杂的耦合效应，增加采空区的危险性。因此，研究煤与瓦斯共采覆岩的应力及渗透耦合特性，对于改善采矿安全和提高采煤效率具有重要意义。
2.实验方法
本实验采用试验室封闭沉降观察系统，通过对不同应力条件下的岩石样本进行实验，研究煤与瓦斯共采覆岩的应力及渗透耦合特性。实验中首先选用不同岩石样本，并采用压力传感器测量样本的应力变化。然后，将样本置于含有瓦斯的容器中，通过监测瓦斯的渗透变化来研究覆岩的渗透性变化。实验过程中可以调整应力大小以及瓦斯压力来模拟不同采矿条件。
3.实验结果
实验结果表明，覆岩应力的增加会导致瓦斯渗透性的减小。在低应力下，瓦斯能够相对容易地通过覆岩逸出，但随着应力的增加，瓦斯的渗透能力显著减弱。具体表现为瓦斯渗透速率的下降和渗透路径的减少。同时，覆岩应力的增加也会导致覆岩的开裂和溃陷风险的增加，对于安全开采形成威胁。
4.讨论
本研究实验证明了煤与瓦斯共采过程中，覆岩应力与瓦斯渗透性之间的耦合效应。因此，在煤与瓦斯共采中，需要注重覆岩的应力控制和监测，以提高开采安全性。研究还发现，覆岩的物理性质和渗透性与采动影响因素密切相关，进一步研究这些影响因素对渗透性的影响，对于优化采煤方案和确保矿井安全至关重要。
5.结论
本研究通过实验证明了煤与瓦斯共采覆岩的应力及渗透耦合特性。结果表明，覆岩应力的增加会导致瓦斯渗透性的减小，同时也会增大覆岩的开裂和溃陷风险。因此，在煤与瓦斯共采过程中，应注重覆岩的应力控制和监测，以提高开采安全性。进一步研究覆岩渗透性的影响因素，对于优化采煤方案和确保矿井安全有重要意义。
参考文献：
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