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三种应力作用下含瓦斯原煤渗透性分析
一、引言
含瓦斯原煤的渗透性是指煤体内气体或液体的渗透速度，是其物理特性之一。对于煤炭工业，了解含瓦斯原煤渗透性十分关键，因为煤矿工作环境中存在着高浓度的瓦斯，其泄漏会导致安全事故。当瓦斯渗透速度较快时，就需要更高的控制措施以保障矿工的安全。因此，对含瓦斯原煤的渗透性进行研究具有重要意义。
二、含瓦斯原煤渗透性的定义及分类
渗透性是为了表述孔隙介质中液体、气体或气-液混合物传输性质的一个参数，常用渗透系数翻译。渗透性的大小是煤体孔隙组构理、矿物成分、应力状态、温度、湿度、渗流剂、时间等因素的综合结果。固体介质不仅有自己的渗透系数，而且液体、气体在其中运动时的渗透系数亦不同。
含瓦斯原煤渗透性常根据不同的渗透性机理进行分类。通过研究发现，含瓦斯原煤渗透性主要分为两种机理：一种是“固体扩散”机理，即道径为0.01~2mm的矿物脉孔中的瓦斯在孔道内瞬时碰撞转移的渗透机理；另一种是“孔隙流”机理，此机理下当煤体中的瓦斯压力超过孔隙液头时会形成煤体孔隙介质内气体连续流动的渗透机理。
三、三种应力作用对含瓦斯原煤渗透性的影响
在煤炭工业中，常常存在着三种应力作用：侧向应力、水平应力和垂向应力。其中，侧向应力主要来源于煤层本身的重力作用和相邻煤层的压力作用，水平应力主要来源于煤层中的岩石层和煤层之间的运动，垂向应力则是指来自于上层岩层和煤层本身的重力。
3.1侧向应力对含瓦斯原煤渗透性的影响
当煤体中存在侧向应力时，煤体孔隙发生变形，孔径同时变小，形成孔道的破碎程度增加。在此情况下，煤体流体的渗透面积和孔隙度均下降。所以，含瓦斯原煤在侧向应力下渗透性表现为先增大后减小的规律。
3.2水平应力对含瓦斯原煤渗透性的影响
当煤体中存在水平应力时，煤体孔隙同样会发生变形和破碎。尤其是在煤体中已经存在裂隙的情况下，裂隙受到水平应力的影响，煤体渗透性先减小后增大的规律。
3.3垂向应力对含瓦斯原煤渗透性的影响
含瓦斯原煤在垂向应力下渗透性发生变化的机制不同于侧向和水平应力。煤体中孔隙大小受到垂向应力的影响，孔径和孔隙度均减小，当垂向应力增大时，含瓦斯原煤渗透性减小。
四、结论
本文通过对含瓦斯原煤渗透性定义、分类及三种应力作用下的影响进行分析，最终得出结论：含瓦斯原煤渗透性是一个综合物理性质，对于煤炭工业来说了解其特性十分重要。在侧向和水平应力作用下，含瓦斯原煤渗透性随着应力增大先增大后减小；而在垂向应力作用下，含瓦斯原煤渗透性则是随应力增加而减小，这也进一步说明了实际工作环境下对控制煤矿瓦斯渗透至关重要。