循环载荷下煤样声发射特征及渗透率变化规律研究

㊀第４６卷第１０期
煤炭科学技术
Ｖｏｌ ４６㊀Ｎｏ １０㊀㊀２０１８年
１０月
ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
㊀Ｏｃｔ.２０１８㊀
循环载荷下煤样声发射特征及渗透率变化规律研究
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭军杰１ꎬ２ꎬ邹友平３ꎬ４ꎬ程晓阳５ꎬ６
(１.河南工程学院安全工程学院ꎬ河南郑州㊀４５１１９１ꎻ２.河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控
制技术国家地方联合工程实验室ꎬ河南焦作㊀４５４０００ꎻ３.天地科技股份有限公司开采设计事业部ꎬ北京㊀１０００１３ꎻ４.煤炭科学研究总院开采研究分院ꎬ北京㊀１０００１３ꎻ５.瓦斯灾害监控与应急技术㊀㊀国家重点实验室ꎬ重庆㊀４０００３７ꎻ６.中煤科工集团重庆研究院有限公司ꎬ重庆㊀４０００３７)
摘㊀要:为了研究循环载荷下煤样声发射和渗透率变化特征ꎬ采用自主研发的三轴应力渗流试验系统ꎬ对煤样进行了不同应力水平循环加㊁卸载的声发射参数及渗透率测试ꎬ结果表明:声发射参数变化呈现较为明显的降低－稳定－增长３个阶段特征ꎬ其与循环次数的关系曲线呈 Ｕ 型ꎬ随上限应力水平的升高ꎬ曲线从 Ｕ 型向 Ｖ 型发展ꎻ煤层渗透率变化呈现较为明显的降低－稳定－增长３个阶段特征ꎬ其与循环次数的关系曲线也呈 Ｕ 型ꎬ随上限应力水平的升高ꎬ曲线从 Ｕ 型向 Ｖ 型发展ꎻ在煤样循环加载过程中ꎬ声发射参数变化与渗透率变化趋势一致ꎬ两者具有密切的关系ꎮ关键词:循环载荷ꎻ应力水平ꎻ渗透率ꎻ声发射
中图分类号:ＴＤ３１３㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:０２５３－２３３６(２０１８)１０－０１０５－０５
Ｓｔｕｄｙｏｎａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｌａｗｏｆ
ｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ
ＧＵＯＪｕｎｊｉｅ１ꎬ２ꎬＺＯＵＹｏｕｐｉｎｇ３ꎬ４ꎬＣＨＥＮＧＸｉａｏｙａｎｇ５ꎬ６
(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｎｇｚｈｏｕ㊀４５１１９１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｔａｔｅａｎｄＬｏｃａｌＪｏｉｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｆｏｒＧａｓＤｒａｉｎａｇｅ＆ＧｒｏｕｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＤｅｅｐＭｉｎｅｓꎬＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉａｏｚｕｏ㊀４５４０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｏａｌＭｉｎｉｎｇ＆ＤｅｓｉｇｎｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔꎬＴｉａｎｄｉＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＭｉｎｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅＢｒａｎｃｈꎬＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ
５.ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｓＤｉｓａｓｔｅｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇꎬＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０００３７ꎬＣｈｉｎａꎻ
６.ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０００３７ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｕｎ￣ｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ.Ｔｈｅｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇｓｅｌｆ￣ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｒｉａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓｓｅｅｐａｇｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂｙｔｅｓｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓ￣ｓｅｓｌｅｖｅｌｓ.Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｂｏｔｈｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｃｏａｌｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｆｏｌｌｏｗｅｄａｐａｔｔｅｒｎｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇ－ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ－ｉｎ￣ｃｒｅａｓｉｎｇｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ.Ｔｈｅｃｕｒｖｅｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｃｙｃｌｉｃｔｉｍｅｓａｎｄｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｙｃｌｉｃｔｉｍｅａｌｓｏｈａｄｔｈｅｓａｍｅｐａｔｔｅｒｎ.Ｔｈｅｉｒｐａｔｔｅｒｎｓｈｏｗｅｄａ Ｕ ｓｈａｐｅａｔｆｉｒｓｔꎬｔｈｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏａ Ｖ ｓｈａｐｅａｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ
ｓｔｒｅｓｓ.Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｖａｒｉｅｔｉｅｓｆｏｒｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔꎬａｎｄａｓｓｏ￣ｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇꎻｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌꎻｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙꎻａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ
收稿日期:２０１８－０５－１８ꎻ责任编辑:曾康生㊀㊀ＤＯＩ:１０.１３１９９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１８.１０.０１６
基金项目:国家科技重大专项资助项目(２０１６ＺＸ０５０４５－００３)ꎻ２０１８年度河南省科技攻关资助项目(１８２１０２３１０７３８)作者简介:郭军杰(１９７８ )ꎬ男ꎬ河南唐河人ꎬ副教授ꎬ博士ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｇｊｊｉｅ＠１６３.ｃｏｍ
引用格式:郭军杰ꎬ邹友平ꎬ程晓阳 循环载荷下煤样声发射特征及渗透率变化规律研究[Ｊ] 煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６(１０):１０５－１０９
ＧＵＯＪｕｎｊｉｅꎬＺＯＵＹｏｕｐｉｎｇꎬＣＨＥＮＧＸｉａｏｙａｎｇ Ｓｔｕｄｙｏｎａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｌａｗｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ[Ｊ].ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ４６(１０):１０５－１０９
０㊀引㊀㊀言
瓦斯是煤层的伴生气体ꎬ既是一种引起井下瓦
斯灾害的物质源ꎬ也是一种洁净㊁高效和绿色的能源ꎮ瓦斯抽采是一举多得的技术手段ꎬ既能减少瓦斯灾害ꎬ也能有效利用瓦斯ꎮ煤层在开采过程中ꎬ煤
５
０１
２０１８年第１０期煤炭科学技术第４６卷
体裂隙不断发生变化ꎬ也影响着瓦斯渗透性的变化ꎮ
因此ꎬ动载过程中煤体裂隙的演化规律对于指导瓦
斯抽采具有重要意义ꎮ
声发射活动能够很好地反映煤岩的裂纹发育情
况ꎬ声发射检测技术也在煤岩破裂机理研究中得到
了普遍应用ꎮ曹树刚等[１]分析了单轴压缩下全应力－应变曲线与声发射参量之间的关系ꎬ结果显示:
声发射振铃事件比声发射事件率更能反映煤样的破
坏过程ꎬ声发射振铃累计数对煤岩动力灾害的预测
更有力ꎻ杨慧明[２]对比研究了脆㊁塑２种性质煤样单轴破坏过程中声发射的变化特征ꎬ认为利用声发射
特征参量预测煤体的稳定性应以煤体性质的判别为
基础ꎻ何俊等[３]研究了三轴循环载荷下煤样的声发射特征ꎬ认为在峰值应力的８５％左右是声发射参量
的突变点ꎬ且循环载荷下的Ｆｅｌｉｃｉｔｙ效应明显ꎻ赵洪
宝等[４]以含瓦斯煤样为研究对象ꎬ研究了三轴压缩破坏过程中的声发射规律ꎬ并建立了基于声发射参
量的损伤模型ꎻ高保彬等[５－６]采用声发射检测设备对不同煤样进行了声发射试验ꎬ并以分形理论对相
应的声发射参量进行分析ꎬ认为分形维数下降可以
作为煤样破裂的前兆信息ꎮ
在循环载荷下煤的力学及渗透性研究方面ꎬ李
晓泉等[７－８]选择具有突出特性的型煤煤样进行循环载荷试验ꎬ分析了煤样的变形及渗透特性ꎬ结果显
示:煤样渗透性与变形损伤存在直接关系ꎬ单次循环
加㊁卸载阶段应力－应变曲线及渗透率变化均形成
封闭环ꎬ二者封闭环的倾向相反ꎬ且封闭环的形态受
多种因素的影响ꎻ蔡波[９]㊁周婷[１０]以型煤为对象ꎬ进行了循环载荷试验研究ꎬ综合考虑了多种变量对其
力学及渗透性的影响ꎻ李东印等[１１]在自制的煤－气耦合试验系统上进行了大尺寸煤样的循环加卸载试验ꎬ并结合声发射技术ꎬ研究发现首次卸载过程中渗透率发生突变ꎬ进而可以推断顶板初次来压期间很可能诱发瓦斯异常ꎻ孙光中等[１２－１３]针对构造煤进行了循环载荷渗透率测试ꎬ通过分析加卸载阶段渗透率的变化规律ꎬ在两阶段分别引入了不同的渗透率变化因子ꎬ建立了渗透率动态演化模型ꎻ文献[１４－１５]在研究循环载荷下煤样变形㊁渗透率变化规律的同时ꎬ从能量转化角度分析了煤岩的损伤过程ꎻ张广辉等[１６]研究了循环载荷下冲击性煤样能量耗散与损失演化ꎻ宫伟东等[１７]不同围岩和瓦斯压力条件下瓦斯渗透性进行了研究ꎮ文献[１８－２０]对煤层渗透率动态变化预测模型进行了研究ꎮ这些研究对认识煤体力学变形和它的渗透性变化的规律性具有重要指导意义ꎬ但这些成果侧重于煤体弹性变形阶段ꎬ很少涉及到煤体塑性变形阶段ꎬ因此需要更进一步研究煤体产生塑性变形后ꎬ煤体变形与渗透率变化的规律性ꎮ
上述研究成果大多集中在力学变形和声发射参数之间的关系ꎬ或是集中在力学变形与渗透性之间的关系ꎬ很少研究声发射参数与渗透性之间的关系ꎬ不能从裂隙演化的角度来解释渗透性变化机制ꎮ笔者在上述研究的基础上ꎬ在三轴渗流试验机上添加声发射检测系统ꎬ并采用等幅循环应力加载在煤体上ꎬ总结煤体裂隙演化对渗透性变化控制机制ꎬ对现场瓦斯抽采具有一定的指导意义ꎮ
１㊀试验方法
１.１㊀煤样制备
试验所用煤样来自山西晋煤集团寺河矿的３号煤层ꎬ采样地点为西二盘区Ｗ２３０１工作面ꎬ沿垂直层理的方向进行标准煤样(ø５０ｍｍˑ１００ｍｍ)的加工和制备ꎬ采用湿式密集钻芯ꎬ试件两端面的平整度偏差在０.００５ｃｍ以内ꎬ且上㊁下端面直径偏差小于
０.０２ｃｍꎮ煤样加工成型后ꎬ分组编号ꎬ并置于干燥箱内充分干燥ꎬ部分煤样加工前后如图１所示
ꎮ
图１㊀部分煤样加工前后照片
Ｆｉｇ.１㊀Ｐｈｏｔｏｓｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ１.２㊀试验设备
试验是在自主研发的三轴应力渗流试验系统上进行ꎬ该系统主要由装置夹持器㊁围压及轴压控制系统㊁气压控制系统㊁温度控制系统㊁负压控制系统㊁数据采集与处理系统及其他辅助装置等组成ꎮ该系统主要技术参数满足试验要求精度ꎬ并在该系统上添加了ＤＳ５－８Ｂ型全信息声发射信号分析仪ꎬ同步检测煤样声发射情况ꎮ
１.３㊀试验过程
试验所用气体为瓦斯气体ꎬ纯度为９９.９９％ꎬ试验时气体进口压力保持为１.１ＭＰａꎬ出口压力０.１ＭＰａꎮ应力加载采用等幅三角波循环路径进行循
６０１
郭军杰等:循环载荷下煤样声发射特征及渗透率变化规律研究２０１８年第１０期
环ꎮ具体试验条件为:恒定循环频率０.０５Ｈｚꎬ围压２ＭＰａꎬ依据三轴压缩试验结果ꎬ分别选择循环上限应力为５０㊁４５和４０ＭＰａ三个水平ꎬ下限应力均为
２０ＭＰａꎮ具体试验过程如下:
第１步:采用应力控制方式对围压㊁轴压进行同
时加载ꎬ应力加载速率均为０.１ＭＰａ/ｓꎬ应力终点均设定为２ＭＰａꎮ
第２步:当轴压㊁围压同时达到２ＭＰａ时ꎬ保持围压恒定ꎬ改用位移控制方式进行轴压的继续加载ꎬ位移速率为０.００２ｍｍ/ｓꎬ应力终点为循环上㊁下限应力均值ꎮ
第３步:选择三角波形循环ꎬ设定循环振幅㊁循
环应力均值㊁循环频率等相关循环参数ꎬ试验系统进行自动循环加卸载过程ꎬ直至煤样破坏ꎬ此即完成一个完整的循环过程ꎮ
第４步:更换煤样试件ꎬ重复以上３步操作ꎬ完成下一组试验ꎮ
２㊀试验结果及讨论
２.１㊀循环载荷下煤样的声发射参数变化特征
为了研究应力水平对煤样声发射参数变化规律的影响ꎬ分别选择２０ ５０ＭＰａ㊁２０ ４５ＭＰａ和２０ ４０ＭＰａ三个水平区间ꎬ循环频率均为０.０５Ｈｚꎬ试验结果如图２所示
ꎮ
图２㊀不同应力水平下煤样振铃数计数变化
Ｆｉｇ.２㊀Ｃｈａｎｇｅｏｆｒｉｎｇｉｎｇｃｏｕｎｔｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｓ
㊀㊀由图２可以看出ꎬ在整个循环过程中ꎬ峰值振铃计数变化呈现 Ｕ 型ꎬ表现出明显的３阶段性:降低阶段㊁稳定阶段㊁升高阶段ꎮ
１)降低阶段ꎮ该阶段的声发射活动比较密集ꎬ
加载初期及卸载过程均有少量的声发射信号产生ꎬ并且随着循环的进行ꎬ声发射活动呈减弱趋势ꎮ说明初期循环过程中ꎬ均发生了原生裂纹的闭合及煤颗粒间的摩擦ꎬ在多次循环后煤样结构变得更为密实ꎬ故而在等幅循环下的声发射活动随循环次数增加而有所减弱ꎬ表现为单次循环的峰值振铃计数逐渐降低ꎮ
２)经过数次循环后ꎬ声发射活动进入稳定阶
段ꎮ该阶段在整个循环过程中所占比例较高ꎬ单次循环中的声发射活动保持稳定ꎬ峰值振铃计数也基本相当ꎮ此外ꎬ由于煤样经初始阶段的循环后变得更为密实ꎬ在单次循环中加载初期及卸载阶段的声发射活动不明显ꎬ仅在上限应力水平附近产生较强的声发射信号ꎮ
３)升高阶段ꎮ随着循环过程的进行ꎬ声发射活
动由稳定阶段进入升高阶段ꎮ该阶段的声发射活动显著增强ꎬ单次循环的峰值振铃计数逐次升高ꎬ在煤样破坏瞬间ꎬ声发射活动最强ꎬ振铃计数达到最大
值ꎬ并且升高阶段的振铃计数明显高于前两阶段ꎮ
综合图２可以看出:应力水平对声发射活动影响显著ꎬ不同应力水平的循环载荷下ꎬ振铃计数变化规律存在一定的差异性ꎮ从数值上看ꎬ应力水平越高ꎬ单次循环对煤样的损伤程度越大ꎬ相应的声发射活动越剧烈ꎬ各阶段的振铃计数也会随之升高ꎻ从整体变化趋势上看ꎬ应力水平越高ꎬ声发射活动的３个阶段中峰值振铃计数差值会越小ꎬ呈现的 Ｕ 型底部越窄的趋势ꎬ逐步向 Ｖ 型发展ꎮ
２.２㊀循环载荷下煤样渗透率变化特征
为研究渗透率变化规律的影响ꎬ提取了单次循环中下限应力点对应的渗透率测试结果进行分析ꎮ不同应力水平循环下渗透率与循环次数的关系曲线如图３所示ꎮ由图３可以看出:在不同应力水平下ꎬ下限应力点对应的渗透率变化规律整体呈现 Ｕ 型ꎬ表现出了明显的阶段性:初始阶段ꎬ渗透率逐渐降低ꎻ中间阶段ꎬ渗透率稳定阶段ꎻ后期阶段ꎬ渗透率逐渐升高阶段ꎮ对比不同应力水平循环下煤样渗透率变化规律ꎬ可以看出:应力水平对渗透率的演化过程具有明显影响ꎮ①循环应力水平越低ꎬ渗透率变化的各个阶段均需要经历更多的循环次数ꎻ②在渗透率发生明显变化的第１阶段和第２阶段ꎬ差异性
７
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２０１８年第１０期
煤炭科学技术
第４６卷
明显ꎮ应力水平越高ꎬ单次循环对渗透率的变化影响越大ꎬ说明煤样在循环破坏过程中ꎬ渗透率的上升或下降速率与应力水平成正比ꎻ③随着应力水平的
升高ꎬ渗透率的稳定阶段所占比例逐渐减小ꎬ渗透率与循环次数间的关系曲线有从 Ｕ 型向 Ｖ 型发展的趋势
ꎮ
图３㊀不同应力水平条件下煤渗透率与循环次数的关系曲线
Ｆｉｇ.３㊀Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｙｃｌｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏａｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｓ
２.３㊀循环载荷下煤样声发射参数变化及渗透性变
化特征内在关系
由图２和图３可以看出:在试验过程中ꎬ煤样声发射参数和渗透率变化具有一致的规律性ꎬ说明二者之间存在内在关联ꎮ
１)初始阶段:声发射参数和渗透率逐渐降低ꎮ
该阶段声发射参数渗透率随着循环次数的增加呈现降低趋势ꎬ这是由于煤样内部的原始孔裂隙在受压
后闭合ꎬ产生了声发射现象ꎬ且孔隙度大幅减小ꎬ降低了渗透性ꎮ
２)中间阶段:声发射参数和渗透率稳定阶段ꎮ
该阶段煤样的声发射参数和渗透率基本趋于稳定状态ꎬ原因可能是:煤样初始孔裂隙压缩后ꎬ煤样均质
性得到提高ꎬ其力学性质得到强化ꎬ而新微裂纹产生量较小ꎬ且贯通性较差ꎬ塑性应变不明显ꎬ煤样内部裂纹的闭合和扩展处于相对平衡状态ꎬ因此渗透率变化幅度不大ꎮ
３)后期阶段:声发射参数和渗透率逐渐升高阶
段ꎮ在该阶段前期渗透率呈缓慢升高趋势ꎬ后期渗透率则呈现急剧升高ꎮ其主要原因在于:新生微裂纹大量发育ꎬ并在局部开始汇合㊁贯通ꎬ增加了煤样内部气体的渗流通道ꎬ渗透率表现为缓慢增加ꎬ当局部主裂纹形成后ꎬ单次循环对煤样的损伤增大ꎬ裂纹的扩展贯通程度快速提高ꎬ渗透率明显升高ꎮ
３㊀结㊀㊀论
对煤样进行了不同应力水平循环载荷下的应力应变力学试验和渗透率测试ꎬ通过数据分析ꎬ得到以下３条结论ꎮ
１)煤样的声发射参数变化呈现较为明显的降低－稳定－增长３个阶段特征ꎬ随着应力水平的升高ꎬ渗透率与循环次数的关系曲线从 Ｕ 型向 Ｖ 型发展ꎮ
２)煤样的渗透率变化呈现较为明显的降低－稳定－增长３个阶段特征ꎬ随着应力水平的升高ꎬ渗透率与循环次数的关系曲线从 Ｕ 型向 Ｖ 型发展ꎮ３)在煤样循环加载过程中ꎬ声发射参数变化与
渗透率变化趋势一致ꎬ两者具有密切的关系ꎮ
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ＬＩＤｏｎｇｙｉｎꎬＷＡＮＧＷｅｎꎬＬＩＨｕａｍｉｎꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｅｒｍｅａ￣
ｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅ－ｓｉｚｅｄｃｏａｌｓａｍｐｌｅｉｎｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔ
[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇ＆ＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１０ꎬ２７(１):１２１－
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ＳＵＮＧａｎｇｚｈｏｎｇꎬＪＩＮＧＹｏｎｇｂｉｎꎬＺＨＡＮＧＲｕｉｌｉｎꎬｅｔａｌ.
Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｅｔｈａｎｅｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃ
ｌｏａｄｉｎｇ－ｕｎｌｏａｄｉｎｇｏｆａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋ
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ＳＵＮＧａｎｇｚｈｏｎｇꎬＸＵＸｉｎｇꎬＴＩＡＮＫｕｎｙｕｎꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ￣
ｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌ
ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｇａｓｏｎａｘｉａｌｃｙｃｌｅｌｏａｄｉｎｇ[Ｊ].ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓꎬ
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ＹＩＮＧｕａｎｇｚｈｉꎬＬＩＧｕａｎｇｚｈｉꎬＺＨＡＯＨｏｎｇｂａｏꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇａｓｆｌｏｗｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏａｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ
ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄ
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ＹＡＮＧＹｏｎｇｊｉｅꎬＣＨＵＪｕｎꎬＨＵＡＮＤｏｎｇｚｈｉꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｆ
ｃｏａｌ ｓｓｔｒａｉｎ－ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｒａｔｅｕｎｄｅｒｓｏｌｉｄａｎｄｌｉｑｕｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２００８ꎬ３３(７):
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ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｈｕｉꎬＯＵＹＡＮＧＺｈｅｎｈｕａꎬＤＥＮＧＺｈｉｇａｎｇꎬｅｔａｌ.
Ｓｔｕｄｙｏｎｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｎｄｄａｍａｇｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｂｕｍｐｐｒｏｎｅ￣
ｎｅｓｓｃｏａｌｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ[Ｊ].ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ
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ＧＯＮＧＷｅｉｄｏｎｇꎬＺＨＡＮＧＲｕｉｌｉｎꎬＧＵＯＸｉａｏｊｉｅꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｓｔｕｄｙｏｎｒａｗｃｏａｌｓａｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｏａｌ[Ｊ].ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ４５(３):８９－９４. [１８]㊀ＺＨＡＯＪＬꎬＴＡＮＧＤＺꎬＬＩＵＷＪꎬｅｔａｌ.Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｄｙｎａｍｉｃｖａｒｉ￣ａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｒａｎｋｃｏａｌ
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[２０]㊀ＰＡＮＺꎬＣＯＮＮＥＬＬＬＤ.Ｍｏｄｅｌｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｃｏａｌｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ:ａｒｅｖｉｅｗｏｆａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｄａｔａ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
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