劉 剛， 肖福坤， 于 涵， 侯志遠(yuǎn)， 趙榮欣， 龐建寶

(1.黑龍江科技大學(xué) 黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150022； 2.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 哈爾濱 150022)

固-熱-氣耦合作用下含瓦斯低透煤的滲流規(guī)律

劉 剛1， 肖福坤1， 于 涵2， 侯志遠(yuǎn)2， 趙榮欣2， 龐建寶2

(1.黑龍江科技大學(xué) 黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150022； 2.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 哈爾濱 150022)

為防治煤與瓦斯突出災(zāi)害，利用自行研制固-熱-氣耦合真三軸裝置，系統(tǒng)分析了不同溫度場(chǎng)、主應(yīng)力場(chǎng)、瓦斯壓力和卸載速度對(duì)含瓦斯煤滲流特性的影響，建立了滲透率與各因素的定性與定量關(guān)系，深入剖析了各種卸載路徑下含瓦斯煤滲透特性的變化規(guī)律。結(jié)果表明：卸載前后，含瓦斯煤滲透率隨著溫度和水平方向應(yīng)力的增加均呈負(fù)指數(shù)的變化趨勢(shì)，且卸載過程對(duì)滲透率影響逐漸降低。隨著瓦斯壓力的增加，滲透率呈“V”字型變化，且加卸載滲透率變化量很小。不同卸壓速度下，加載時(shí)，滲透率基本保持不變；卸載時(shí)，含瓦斯煤滲透率隨著卸壓速度的增加呈現(xiàn)Gauss函數(shù)變化趨勢(shì)，可分為降低區(qū)、穩(wěn)定增長(zhǎng)區(qū)、減速增長(zhǎng)區(qū)和穩(wěn)定區(qū)四個(gè)區(qū)間。綜合分析得到了在復(fù)雜應(yīng)力路徑下卸荷煤樣滲透率定量公式。

瓦斯； 滲流； 卸載速度； 固-熱-氣耦合； 真三軸

0 引 言

煤炭地下開采中可能發(fā)生動(dòng)力災(zāi)害[1]，其中煤與瓦斯突出發(fā)生概率大、造成危害強(qiáng)度大、治理較困難，已經(jīng)成為制約我國地下煤礦開采產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題之一[2]。治理瓦斯有效且直接的辦法是瓦斯抽采，而抽采的關(guān)鍵是煤巖體滲透率的大小。我國煤層滲透率普遍較低[3]，以0.1～1.0 mD等級(jí)為主。在煤礦開采過程中，工作面前方煤體受支架和動(dòng)壓共同影響，一直處于加載和卸載狀態(tài)。近年，隨采深的增加，地應(yīng)力不斷增大，地溫不斷增高(梯度大約在30～50 ℃/km)，煤層滲透率不斷降低，致使瓦斯抽采受到嚴(yán)重阻礙，而瓦斯含量和瓦斯壓力不斷增大，發(fā)生災(zāi)害可能性不斷加大。因此，了解深部煤體的瓦斯?jié)B流情況尤為重要。

煤礦開采時(shí)，卸荷更容易引起煤體失穩(wěn)破裂，目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤巖體在卸荷條件下失穩(wěn)破壞進(jìn)行了深入研討，取得了一系列的成果。文獻(xiàn)[4-8]對(duì)不同初始圍壓、瓦斯壓力、軸壓和固液耦合條件下，含瓦斯煤巖力學(xué)和瓦斯?jié)B流特性進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[9-12]對(duì)含瓦斯煤的滲透率與軸向壓力、多級(jí)式卸圍壓、溫度、瓦斯壓力、全應(yīng)力應(yīng)變過程等進(jìn)行了定性與定量分析。文獻(xiàn)[13-15]研究了加載和卸載過程中煤巖體變形特性與滲透特性關(guān)系和三軸條件下溫度場(chǎng)變化對(duì)滲透特性的影響。文獻(xiàn)[16-19]從能量轉(zhuǎn)化角度分析煤巖體損傷破壞過程，為滲流研究提供了夯實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但上述研究均是在單軸和偽三軸的條件下進(jìn)行的，而在煤礦開采過程中，煤層中煤體處于三向應(yīng)力狀態(tài)下，煤巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地應(yīng)力、瓦斯壓力和工作面推進(jìn)速度都是影響工作面前方煤體滲透特性的重要因素，因此，筆者研究了不同卸荷條件下固-熱-氣耦合真三軸低透煤的瓦斯?jié)B流特性。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)采用黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和海安華達(dá)石油儀器有限公司聯(lián)合研制的固-熱-氣耦合三軸伺服實(shí)驗(yàn)裝置。該設(shè)備可對(duì)煤巖體在不同地應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、瓦斯壓力下的滲流特性進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)裝置主要由六部分組成：伺服加載系統(tǒng)、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)、氣體壓力供給系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)采集控制系統(tǒng)。伺服加載系統(tǒng)由三向加載泵和夾持器組成，應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)由應(yīng)力傳感器和位移傳感器組成，氣體壓力供給系統(tǒng)由高壓瓦斯氣瓶和減壓閥門組成，溫度傳感控制系統(tǒng)由恒溫箱和溫度傳感器組成，所有數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)控制程序自動(dòng)采集和記錄。固氣耦合實(shí)驗(yàn)裝置如圖1a所示，工程模型和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)應(yīng)受力狀態(tài)如圖1b所示。

1 高壓瓦斯氣瓶； 2 壓力變； 3 加壓閥； 4 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 5 進(jìn)氣管道； 6 出氣管道； 7 恒溫箱； 8流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； 9 計(jì)算機(jī)采集控制系統(tǒng)； 10 真三軸夾持器； 11 油泵； 12 應(yīng)力應(yīng)變溫度傳感器

b 夾持器抽象應(yīng)力場(chǎng)分布

2 實(shí)驗(yàn)方案與條件

2.1 試樣采集與制備

實(shí)驗(yàn)煤塊取自雞西某礦西一采區(qū)11#煤層，該煤層瓦斯涌出量較大，煤體滲透率較低，抽采難度大，且發(fā)生過多次煤與瓦斯突出事故。該煤層開采深度超過700 m，煤質(zhì)質(zhì)軟、易碎，標(biāo)準(zhǔn)煤樣加工困難，故實(shí)驗(yàn)選取成型煤樣。雖然原煤和型煤的滲透率在數(shù)值上有很大差異，但由尹光志等[4]的實(shí)驗(yàn)可知兩者的變化規(guī)律一致，用型煤代替原煤研究煤巖體滲流特性是可行的。成型煤樣的制作過程為：將現(xiàn)場(chǎng)取得煤塊用粉碎機(jī)粉碎，分樣篩篩取0.18～0.25 mm的煤粉，加適量水混合均勻后置于50 mm×50 mm×130 mm模具中，在TAW-2000KN微機(jī)控制電液伺服巖石三軸剛性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上以100 MPa壓強(qiáng)保載30 min，脫模后在120 ℃烘箱中烘干24 h，放置在干燥器中，以備實(shí)驗(yàn)使用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

煤體在地下空間為三向不等應(yīng)力狀態(tài)，煤礦開采過程中，受采動(dòng)影響，應(yīng)力重新分布，掌子面附近處于卸荷狀態(tài)，隨著采深的增加，溫度與瓦斯壓力不斷增大，以上條件是促使煤與瓦斯突出的主要因素，解決該問題的關(guān)鍵是研究應(yīng)力、卸荷速度、溫度、瓦斯壓力與滲透率之間的關(guān)系?；緦?shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)將編號(hào)方形煤樣裝入真三軸夾持器，安裝加載壓頭，傳感器及瓦斯加載線路。擰緊螺絲，檢查各連接點(diǎn)，確保密封性。

(2)用真空泵將試樣連續(xù)抽真空1 h，打開閥門，持續(xù)通瓦斯1 h，使試樣及管路處于飽和瓦斯?fàn)顟B(tài)，用手動(dòng)加載裝置對(duì)真三軸工作面推進(jìn)方向、垂直方向預(yù)加微小的力，然后通過伺服泵加載至預(yù)定值。調(diào)節(jié)瓦斯壓力至預(yù)定值。

(3)將恒溫箱加熱器及風(fēng)扇打開，設(shè)置至預(yù)定值，溫度保持1 h。水平方向以設(shè)定速度進(jìn)行卸載，測(cè)量滲透率。

(4)重復(fù)以上步驟，完成不同路徑下的滲流特性實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)路徑

為了研究不同情況下含瓦斯煤體的滲透率規(guī)律，考慮煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，預(yù)定應(yīng)力σx=2.0 MPa，σy=1.5 MPa，σz=1.0 MPa，瓦斯壓力p=0.3 MPa，溫度t=30 ℃，卸載速度v=0.006 MPa/s，分別進(jìn)行如下路徑實(shí)驗(yàn)：

路徑1保持σy、σz、p和v不變，t從30 ℃以10 ℃為階梯增加到70 ℃，溫度改變，更換新試樣，溫度恒定0.9 h后，以恒定速度v卸載σx，研究溫度變化和卸載前后煤體的滲流特性。

路徑2保持t、σy、σz、p和v不變，σx從2.0 MPa以3.0 MPa為階梯增加到14.0 MPa，每增加一次σx，更換新煤樣，σx恒定0.9 h后，以恒定速度v卸σx，研究不同應(yīng)力卸載下煤體的滲流特性。

路徑3保持t、σy、σz和v不變，p從0.3 MPa以0.3 MPa為階梯增加到1.5 MPa，瓦斯壓力改變更換新煤樣，σx恒定0.9h后，以恒定速度v卸σx，研究不同瓦斯壓力下煤體的滲流特性。

路徑4保持t、σy、σz和p不變，σx恒定一段時(shí)間后，以變速度v卸載σx，v以0.003 MPa/s為階梯，增加到0.018 MPa/s。改變卸載速度即更換新煤樣，研究不同卸載速度下煤體的滲流特性。

3 結(jié)果與分析

3.1 滲透率計(jì)算方法

實(shí)驗(yàn)在恒溫箱中進(jìn)行，且型煤可以看成各向同性的，故滿足達(dá)西定律的假設(shè)條件，依據(jù)達(dá)西定律，得到實(shí)驗(yàn)中煤的滲透率K計(jì)算式(1)：

(1)

式中：K——滲透率，m2；

A——煤樣橫截面積，m2；

L——煤樣的長(zhǎng)度，m；

q——煤樣瓦斯流動(dòng)速度，m3/s；

μ——瓦斯氣體黏性系數(shù)，μ=1.087×10-11MPa·s；

p0——實(shí)驗(yàn)時(shí)的大氣壓，Pa；

p1——進(jìn)口瓦斯壓力，MPa；

p2——出口瓦斯壓力，MPa。

3.2 溫度對(duì)煤樣滲透率的影響

瓦斯壓力、卸載速度和主應(yīng)力均不變情況下，開展溫度對(duì)煤樣滲透率影響的研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到加載卸載溫度與滲透率的關(guān)系，其中，滲透率與溫度符合負(fù)指數(shù)分布，如式(2)所示：

K=ae-bt，

(2)

式中：t——溫度，℃；a、b——擬合參數(shù)。

圖2為不同溫度含瓦斯煤真三軸加卸載過程滲透率的變化曲線。由圖2可知，當(dāng)溫度由30 ℃升至70 ℃時(shí)，滲透率隨溫度的增加而逐漸降低。這主要是由于溫度增加，煤體的骨架出現(xiàn)熱漲現(xiàn)象，而周圍應(yīng)力場(chǎng)限制煤樣膨脹，致使煤樣原始孔隙、微裂隙在溫度場(chǎng)作用下被壓密，瓦斯流動(dòng)的管道遭到阻塞，有效通道減少，滲透率降低。通過兩條曲線間距離可知，溫度較低時(shí)，卸載過程對(duì)溫度較敏感，隨著溫度升高，卸載過程對(duì)滲透率影響越來越弱。

3.3 主應(yīng)力對(duì)煤樣滲透率的影響

瓦斯壓力、卸載速度和溫度均不變情況下，開展主應(yīng)力對(duì)煤樣滲透率影響的研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到加載、卸載主應(yīng)力與滲透率的關(guān)系，其中，滲透率與主應(yīng)力符合負(fù)指數(shù)分布，如式(3)所示：

K=ce-dσx，

(3)

式中：σx——主應(yīng)力，MPa；c、d——擬合參數(shù)。

圖3為加卸載過程中含瓦斯煤樣主應(yīng)力對(duì)滲透率的影響曲線。由圖3可知，滲透率隨主應(yīng)力增加呈現(xiàn)先快速減小后緩慢減小的變化趨勢(shì)。這主要由于煤樣初期孔隙、微裂隙較大，滲透率較高。隨著主應(yīng)力的增大，孔隙、裂隙快速閉合，滲透率快速下降。達(dá)到一定應(yīng)力后，僅存的少部分孔隙、微裂隙只有在較高應(yīng)力下才能達(dá)到閉合條件，所以滲透率呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì)。

在不同主應(yīng)力下進(jìn)行卸載，通過圖3可知，隨著卸載的增加，滲透率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。其理論與加載時(shí)刻相近，主要由于壓密作用影響。通過對(duì)加卸載差值分析可知，隨著主應(yīng)力的增大，在相同卸載速度、瓦斯壓力和溫度下，滲透率敏感性逐漸降低。加載、卸載和其差值曲線的趨勢(shì)均符合指數(shù)函數(shù)變化規(guī)律。

圖3 加卸載過程中主應(yīng)力對(duì)滲透率的影響

3.4 瓦斯壓力對(duì)煤樣滲透率的影響

三向應(yīng)力、卸載速度和溫度均不變情況下，開展瓦斯壓力對(duì)煤樣滲透率影響的研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到加載瓦斯壓力和卸載瓦斯壓力與滲透率的關(guān)系，其中，滲透率與瓦斯壓力符合二次多項(xiàng)式分布，如式(4)所示：

K=e+fp+gp2，

(4)

式中：p——瓦斯壓力，MPa；e、f、g——擬合參數(shù)。

圖4為不同瓦斯壓力下含瓦斯煤滲透率變化曲線。由圖4可知，無論加載還是卸載，煤樣滲透率均呈“V”字型變化規(guī)律。瓦斯壓力在0.3～0.9 MPa時(shí)，隨瓦斯壓力的增大，滲透率呈現(xiàn)快速降低趨勢(shì)。瓦斯壓力在0.9～1.5 MPa時(shí)，隨著瓦斯壓力的增大，滲透率呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)有效應(yīng)力理論，當(dāng)瓦斯壓力較小時(shí)，煤樣受到的有效應(yīng)力也較小，從而導(dǎo)致煤樣處于壓密狀態(tài)，煤樣孔隙、微裂隙閉合，致使煤樣整體滲透率降低。隨著瓦斯壓力的增大，有效應(yīng)力逐漸增加，致使微裂隙擴(kuò)展，出現(xiàn)瓦斯運(yùn)移的通道，煤樣的滲透率增大。因此，瓦斯壓力在一定范圍內(nèi)，其滲透率必然表現(xiàn)為先減小后增大的“V”字型變化。整個(gè)加載過程中，煤樣均處于一種壓密狀態(tài)，雖然后期出現(xiàn)了裂紋的擴(kuò)展和貫通，但此時(shí)受力狀態(tài)不能抵消煤樣壓密產(chǎn)生的效應(yīng)。因此，所產(chǎn)生的“V”字型變化為非對(duì)稱形式，且高瓦斯壓力滲透率不會(huì)超過初始狀態(tài)的滲透率。

煤樣主應(yīng)力的卸載，勢(shì)必導(dǎo)致有效應(yīng)力的降低，致使?jié)B透率升高。圖4的卸載點(diǎn)對(duì)應(yīng)的滲透率大于加載點(diǎn)可以驗(yàn)證上述說法。工作面開采必然導(dǎo)致卸載，所以研究卸載滲透率更具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際意義。由圖4可見，卸載與加載滲透率差值曲線整體變化不大，證明不同瓦斯壓力下，相同的開采速度，卸載對(duì)滲透率影響不大。通過細(xì)致分析可知，曲線呈現(xiàn)二次拋物線，瓦斯壓力為0.9 MPa時(shí)，卸載對(duì)滲透率最敏感，影響最大。

圖4 加卸載過程中瓦斯壓力對(duì)滲透率的影響

3.5 卸壓速度對(duì)煤樣滲透率的影響

三向應(yīng)力、瓦斯壓力和溫度均不變情況下，開展卸載速度對(duì)煤樣滲透率影響的研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，得到煤巖體滲透率與卸載速度間的關(guān)系函數(shù)(5)：

(5)

其中，K0，A，ω和vc為回歸常數(shù)。

擬合曲線如圖5所示。由圖5可知，加載到實(shí)驗(yàn)路徑設(shè)定的條件時(shí)，測(cè)得滲透率在534.4 nm2附近波動(dòng)，故采取線性擬合。出現(xiàn)該情況的主要原因是，選取的試樣非原煤煤樣，而是型煤煤樣，壓制出來的試樣均質(zhì)度較好，不存在缺陷、各向同性且連續(xù)，故相同實(shí)驗(yàn)條件所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一致性。通過對(duì)圖5中五種卸壓速度分析可知，曲線符合Gauss函數(shù)趨勢(shì)，前期呈現(xiàn)二次拋物線，后期趨于穩(wěn)定。將變化過程劃分為四個(gè)區(qū)間，分別為降低區(qū)、穩(wěn)定增長(zhǎng)區(qū)、減速增長(zhǎng)區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。通過曲線趨勢(shì)可知，卸載速度在0.006 0～0.008 1 MPa/s時(shí)，隨著卸載速度的增加，滲透率處于減小趨勢(shì)。當(dāng)卸載速度達(dá)到0.008 1 MPa/s時(shí)，滲透率最小值為555.0 nm2。這主要原因是由于低速開采過程中，煤巖體支撐壓力和流變共同作用下，導(dǎo)致煤體破裂更為嚴(yán)重，裂隙貫通較多，滲透率較高。隨著開采速度的增大，流變產(chǎn)生的力學(xué)效果不再明顯，裂隙所占比重較低速開采時(shí)減少，故滲透率較低。達(dá)到極值點(diǎn)后，曲線開始增長(zhǎng)。當(dāng)曲線處于0.008 1～0.012 4 MPa/s時(shí)，隨著卸載速度的增加，滲透率快速增長(zhǎng)，此時(shí)工作面推進(jìn)速度越快，工作面煤體破裂效果越好，產(chǎn)生的貫通孔隙越多，越有助于瓦斯向工作面流動(dòng)[20]。當(dāng)曲線處于0.012 4～0.015 2 MPa/s時(shí)，隨著卸載速度的增加，滲透率變化逐漸變緩。說明當(dāng)卸載速度增加到一定值后，對(duì)裂紋的擴(kuò)展效果逐漸減弱。當(dāng)卸載速度超過0.015 2 MPa/s時(shí)，滲透率基本保持不變，說明此時(shí)增加開采速度不能增加裂紋的數(shù)量。

圖5 卸載速度對(duì)滲透率的影響

綜上所述，煤礦以中等速度(卸載速度)推進(jìn)工作面時(shí)，煤體滲透率低，對(duì)工作面瓦斯排放效果較差。以高速或低速開采能在一定區(qū)間內(nèi)提高煤巖體滲透率，對(duì)瓦斯高效排放有一定幫助。但煤礦開采速度過低，將不能保證產(chǎn)量，所以低速開采提高滲透率不現(xiàn)實(shí)。高速開采可提高產(chǎn)量和提高煤巖體的滲透率，有助于安全高效開采，但通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，工作面推進(jìn)速度(卸載速度)達(dá)到一定數(shù)值后，滲透率趨于穩(wěn)定，所以不能采用無限制提高推進(jìn)速度方法來提高滲透率。在煤礦工作面推進(jìn)過程中，需要保證合理的推進(jìn)速度，針對(duì)工作面涌出的瓦斯進(jìn)行及時(shí)抽放，對(duì)工作面頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

3.6 卸荷滲透率定量分析

煤礦開采過程中，隨著工作面推進(jìn)，瓦斯壓力、地應(yīng)力、溫度和推進(jìn)速度一直處于動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中，其結(jié)果必然導(dǎo)致滲透率發(fā)生變化。通過上述控制變量法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合分析得到在復(fù)雜應(yīng)力路徑下卸荷煤樣滲透率定量公式(6)：

(6)

式中：α、β、γ、δ——權(quán)重。

4 結(jié) 論

(1)卸載前后，含瓦斯煤滲透率隨著溫度和水平方向應(yīng)力的增加均呈負(fù)指數(shù)的趨勢(shì)，且卸載過程對(duì)滲透率的影響逐漸降低。

(2)卸載前后，含瓦斯煤滲透率隨瓦斯壓力的增加呈“V”字型變化,且加卸載滲透率變化量很小。

(3)不同卸壓速度下，加載時(shí)含瓦斯煤滲透率基本保持不變,卸載時(shí)滲透率隨卸壓速度的增加呈現(xiàn)Gauss函數(shù)變化趨勢(shì)。將變化過程劃分為四個(gè)區(qū)間，分別為降低區(qū)、穩(wěn)定增長(zhǎng)區(qū)、減速增長(zhǎng)區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。

(4)綜合分析得到了在復(fù)雜應(yīng)力路徑下卸荷煤樣滲透率定量公式。

致謝：

該研究獲得黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題的支持。

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(編校 王 冬)

Study on seepage law underlying low-permeability gas-bearing coal under coupling of solid-thermal-gas

LiuGang1，XiaoFukun1，YuHan2，HouZhiyuan2，ZhaoRongxin2，PangJianbao2

(1.Heilongjiang Ground Pressure & Gas Control in Deep Mining Key Laboratory,Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China;2.School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022， China)

This paper is focused on the prevention and control of coal and gas outburst disasters. The research consists of a systematic analysis of the effect of different temperature field, main stress field, gas pressure and unloading speed on the seepage characteristics of gas-bearing coal using solid-thermal-gas coupling true three axis device; a consequent development of the relationship between permeability and its qualitative and quantitative relationship; and a deeper analysis of the variation law behind the permeability of gas-bearing coal under various unloading paths. The results indicate that the gas permeability of gas-bearing coal exhibits change tendency of negative index, as is conditioned by a decrease in temperature and horizontal stress before and after unloading which has a gradually decreasing effect on permeability; along with an increasing gas pressure comes a “V” font change in permeability, suggesting a small amount of the variation in loading and unloading permeability; when subjected to different pressure relief velocity, the permeability remains unchanged if it is loaded; and when loaded, the permeability of gas-bearing coal shows a change trend of Gauss function, along with an increase in pressure relief velocity, representing the four different zones: the reduction zone， the stable growth area， the deceleration growth zone and the stable region. The comprehensive analysis provides a quantitative formula behind unloading coal sample permeability under complex stress path.

gas； seepage； unloading velocity； coupling of solid-thermal-gas； true three axis

2016-10-08

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51574115； 51374097； 51604100)

劉 剛(1986-)，男，吉林省農(nóng)安人，助教，碩士，研究方向：巖石力學(xué)，E-mail：18944630110@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2016.06.004

TD712; TD315

2095-7262(2016)06-0606-06

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