含瓦斯水合物煤体三轴压缩下力学性质试验研究

含瓦斯水合物煤体力学性质的有效获取对于瓦斯水合固化防突新技术的工程应用具有重要影响。据此，利用融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体的试验装置，研究水合物晶体类型、饱和度及分布模式等影响条件下含瓦斯水合物煤体的力学性质（应力-应变性质、强度性质）。首先，运用共焦激光拉曼光谱仪测定煤体赋存瓦斯固化后水合物晶体类型，应用电阻监测与超声波探测装置捕获瓦斯水合物形成过程电阻率及声学参数(声速、衰减、频率)并据此确定煤体中瓦斯水合物饱和度及其分布；进而，针对不同水合物类型、饱和度及分布模式，开展三轴压缩作用下含瓦斯水合物煤体力学性质试验研究，以目标参数（应力、应变、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗剪强度等）变化关系揭示含瓦斯水合物煤体的力学性质。本研究对于阐明含瓦斯水合物煤体力学性质及其在煤与瓦斯突出防治过程中的作用具有重要科学意义和应用价值，为推动瓦斯水合固化防突新技术向纵深方向发展奠定基础。

为研究含瓦斯水合物煤体三轴压缩下力学性质，项目组自主搭建融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体的试验装置，研究水合物晶体类型、饱和度及分布模式等影响条件下含瓦斯水合物煤体的力学性质。首先，采用压汞法和低温氮法相结合的方法研究了孔隙结构、孔径分布及孔隙连通性，运用共焦激光拉曼光谱仪测定煤体赋存瓦斯固化后水合物晶体类型。通过电阻监测、TDR探测技术、超声波探测装置和X射线计算机断层扫描系统，监测了水合物饱和度的变化和分布情况。进而，针对不同影响因素，开展三轴压缩作用下含瓦斯水合物煤体力学性质试验研究，以影响因素与目标参数（应力-应变、弹性模量、峰值强度、黏聚力、内摩擦角等）变化关系揭示含瓦斯水合物煤体的力学性质。本研究阐明了含瓦斯水合物煤体力学性质及其在煤与瓦斯突出防治过程中的重要科学意义和应用价值，为推动瓦斯水合固化防突新技术向纵深方向发展奠定基础。此外，项目组拟在国家级刊物、国际学术会议发表论文6~8篇。实际共发表学术论文16篇论文，3篇录用待刊，其中SCI2篇、EI8篇；在本项目资助下，已有1位博士、1位硕士毕业。