不同开采方式下煤的损伤特性及渗流路径分布特征研究

耿加波; 张弘; 郑思莹; 杨阳; 何浩

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025116

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (05) : 949 -960. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025116

不同开采方式下煤的损伤特性及渗流路径分布特征研究

耿加波, 张弘, 郑思莹, 杨阳, 何浩

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摘要

突水灾害是深部煤矿开采过程中最具危险性的灾害之一。煤在采动应力的作用下产生损伤裂隙形成渗流路径，直接影响突水风险。文中通过含轴、围压循环的三轴渗流试验，并利用高精度扫描仪进行三维裂隙扫描，系统研究了保护层开采(PCM)、放顶煤开采(TCM)和无煤柱开采(NM)3种开采方式下深部煤的损伤特性和渗流路径分布特征。结果表明：高应力加载幅值显著加剧了煤样的变形，并驱动滞回环由稀疏型向发散型转变，TCM与NM在循环后期存在失稳风险；TCM与NM的损伤积累速率显著高于PCM,其破裂面损伤程度也更加严重；渗透率随应力水平的提升呈阶段性增长，高应力加载幅值促进裂隙扩展与贯通，显著增强渗流通道的连通性；PCM、TCM和NM的渗流路径分别呈现分叉树型、网状型和面状型，渗流效果依次递增。