煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (2): 136-144.doi: 10.11799/ce202602017

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采动煤体渗透率演化及原位电阻率响应规律研究

彭 伟,朱晓乐,赵 洋,叶梦琴,于赛宇   

  1. 1. 安徽理工大学 公共安全与应急管理学院,安徽 合肥 231131

    2. 安徽理工大学 安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001

  • 收稿日期:2025-06-03 修回日期:2025-08-04 出版日期:2026-02-15 发布日期:2026-03-16
  • 通讯作者: 赵洋 E-mail:zyzh2318@163.com

Permeability evolution and resistivity response of coal mass subjected to mining-induced stress#br#

  • Received:2025-06-03 Revised:2025-08-04 Online:2026-02-15 Published:2026-03-16

摘要:

为揭示复杂采动条件下煤体变形、渗流及电性响应的协同演化机制,采用高温高压三轴渗流试验系统,设计了轴压加载与围压卸载速率比值(简称加卸比)分别为2.5∶2、3∶2、3.5∶2的三种采动应力路径,探究三种路径下烟煤与无烟煤的变形、渗透率及电阻率动态演化规律。结果表明:①加卸比对煤体有效应力分布及裂隙扩展行为具有显著影响。烟煤因层状结构与开放孔隙特征,在低围压阶段应变增量达41.32%~52.08%,且应变峰值随加卸比增大而升高;无烟煤因高煤化程度的致密结构,在临界应力后脆性断裂被激活, 应变突增速率较烟煤提升16.24%,呈现非线性变形响应。②无烟煤渗透率对采动扰动敏感度更高,在高加卸比路径(3.5∶2)下,渗透率增幅达7.4倍,显著高于烟煤的增幅,表明高加卸比通过加剧裂隙扩展与贯通,可显著改善无烟煤的渗流能力。③电阻率演化可敏感反映煤体损伤累积过程,两种煤样的电阻率在采动条件下均呈指数型演化趋势。其中,无烟煤破坏时电阻率突增幅度达510%,远超烟煤的113%,揭示了其脆性储能特性导致裂隙贯通能量突释的机制;而烟煤电阻率变化受孔隙连通性主导,在加卸比3∶2路径下增幅达110%,验证了其作为灾害前兆信息的有效性。研究结果揭示了采动条件下应力演化与煤种差异对煤体渗流-电性的协同作用机制,为矿井动力灾害预警、瓦斯抽采及煤层气开发提供了理论依据。

关键词: 采动应力, 渗流特性, 电阻率响应, 应力加卸载, 动力灾害预警

中图分类号: