0 引 言

近年来，随着煤炭开采规模和速度的不断增大，采动煤体承受了愈加复杂的力学状态变化[1-2]。工作面前方煤体的受力过程主要表现为与开挖方向一致的水平应力逐渐卸除，而垂直应力陡增，并由三维受力状态逐渐过渡为二维受力状态，即垂直应力增加、水平应力卸除的综合作用[3]。工作面推进速度不同，则采动煤体的垂直应力增加速率和水平应力卸除速率也具有较大差异性。实践表明，采动煤体的强度、变形、渗流等特征均具有较强的时效特性，会随着加卸载速率的变化而发生显著改变，并深刻影响着煤岩瓦斯动力灾害的演化过程[4]。因此，研究不同加卸载速率条件下采动煤体损伤-渗透时效特性是非常有必要的。

国内外学者针对采动煤体的损伤-渗透特性开展了大量工作。在常规加载试验方面，贾炳等[5]探究了非均质煤样在加载过程中声发射响应规律，王家臣等[6]研究了瓦斯对突出煤力学特性的影响。在卸围压试验方面，程远平等[7]提出了煤体卸荷渗透率演化概念模型，发现原生裂隙扩展与新生裂隙综合作用是导致卸荷煤体渗透率骤增的主因。潘荣琨等[8]研究了不同卸载状态时甲烷在煤体中的渗透行为及引起煤体微观结构的应力效应。在同时加轴压卸围压试验方面，尹光志等[9]发现不同加卸载条件下含瓦斯煤的承载强度、弹性模量、泊松比等力学特性表现各异。许江等[10]分析了加卸载条件下煤岩变形特性和渗透特征的演化规律，将煤岩全应力应变与渗透率变化特征分为初始压密和屈服、屈服后、破坏失稳等3个阶段。徐超等[11]试验发现不同的力学路径对试样造成不同程度的损伤扩容和渗透率变化，且具有明显的时效特性。在循环荷载试验方面，刘刚等[12]发现随着循环峰值应力的增加，循环峰值轴向应变、径向应变和塑性变形均呈线性增长。李晓泉等[13]发现循环载荷作用使煤样产生塑性变形，随着循环次数增加弹性模量和渗透率逐渐下降。分析上述文献可知，目前研究人员大多基于不同的力学路径研究全应力应变过程中煤体损伤-渗透演化规律。也有部分学者分析了加卸载速率对煤体损伤与渗透特性的影响[14-16]，但较少研究加卸载速率对采动煤体损伤-渗透时效特性的影响。因此，笔者根据采动煤体实际受力状态设定合适的力学路径，开展不同加卸载速率条件下含瓦斯煤体损伤-渗透试验，分析加卸载速率对采动煤体损伤-渗透时效特性的影响，以期为掌握煤岩瓦斯动力灾害机理及其防治提供借鉴。

1 试 验

1.1 试验样品

试验煤样取自埋深610 m处的淮北矿区杨柳煤矿104采区10号煤层。由于杨柳煤矿地质构造复杂、岩浆侵蚀严重，10号煤层煤体原生结构已遭到破坏，强度和硬度较低，导致无法在井下取得完整的大块煤样，难以制得原煤试样，因此采用型煤试样开展相关的研究。在试验室将从现场取回的煤样进行磨碎并筛分为0.20～0.25 mm粒度的煤粒，向煤粒中喷入少量雾化水并搅拌均匀，然后将煤样放入特制的型煤制作模具，在刚性压力机中施加200 kN的稳定压力并保持3 h。将试样从模具中取出后放入真空干燥箱，保持60 ℃恒温真空干燥24 h，用切割机将试样加工为ø50 mm×100 mm的标准型煤试样。

光照培养箱光照强度为1～5 000 Lx；光学显微镜放大倍数为40～400倍；放大镜放大倍数为10倍。孵化用水采用无原生动物、水中余氯低于0.3 mg/L、pH 6.8～7.2的清洁水；260目尼龙绢袋，孔径为 57 μm/25.4 mm；60目筛子，孔径为250 μm/25.4 mm；250 mL或500 mL三角或长颈烧瓶。其他为压舌板或竹签、夹子、毛细吸管、载玻片、2%碘酒等。

1.2 试验装置

试验采用煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪(图1)，该试验系统包含载荷模块、渗流模块和声发射(AE)模块，详细介绍参见文献[17-18]。在加卸载试验的同时，采用瞬态法测定煤体的渗透率，同时采用CTA-1声发射信号采集系统实时监测采集AE信号。

1.3 试验方案与步骤

2.1.2 加载煤体的损伤特征

  

图1 煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪原理Fig.1 Schematic map of experimental equipment for coupling adsorption-seepage-mechanic properties

 

2 含瓦斯煤损伤-渗透试验结果分析

2.1 轴压加载速率对煤体损伤-渗透时效特性的影响

煤层开采过程中，受采空区悬顶和顶板岩层破断动载荷影响，工作面前方采动煤体的应力集中程度明显增加，深刻影响着采动煤体的力学、损伤、渗透特性。本节以不同的轴压加载速率代表不同程度的垂向载荷速率，分别选取恒围压加轴压(样品1-1、1-2、1-3)、同时加轴压卸围压(样品3-1、3-2、3-3)为研究对象，分析垂向载荷速率对煤体损伤-渗透时效特性的影响。

工作面回采实际上是将处于三轴压缩状态的煤体卸除围压的过程，工作面回采速度决定着采动煤体的围压卸载速率。本节以围压卸载速率来表征工作面回采速度，分别选取恒轴压卸围压(样品2-1、2-2、2-3)、同时加轴压卸围压(样品3-2、3-4、3-5)为研究对象，分析围压卸载速率对煤体损伤-渗透时效特性的影响。

恒围压加轴压试验中，围压始终恒定为7 MPa，由前文AE试验结果可知，试样的损伤程度整体较轻且随轴压加载速率的提高而增大，由此导致3组试样的峰后渗透率仅恢复为原始渗透率的78.6%、78.4%、82.3%，渗透率恢复程度较小且基本随轴压加载速率的提高而增大。而在同时加轴压卸围压试验中，随轴压加载速率的提高，试样损伤程度增大，渗透率也相应增大；但轴压加载速率越高，试样破坏时对应的围压越大，在高围压作用下试样孔隙率减小，渗透率也相应减小。因此，轴压加载速率与围压对渗透率的作用是相反的，导致同时加轴压卸围压试验中3组试样的峰后渗透率最终恢复至原始渗透率的227.6%、151.6%、167.1%，这也表明了围压卸载对渗透率的影响远大于轴压加载。拟合发现，自扩容点时刻t0起，试样相对渗透率k/k0随时间变化符合幂函数关系(表2)。

在恒围压加轴压试验中，随着轴压加载速率的提高，3组试样从初始加载至试样发生初始损伤扩容所需的时间由475 s降至341 s，至发生损伤破坏所需的时间由810 s降至652 s；而同时加轴压卸围压试验中，3组试样从初始加卸载至试样发生初始损伤扩容的时间由191 s减至91 s，至发生损伤破坏的时间由493 s减至260 s，所需时间远小于恒围压加轴压试验结果。这是因为试样的力学强度受控于围压状态，当围压恒定时试样的力学强度保持不变，试样达到抗压强度所需的绝对时间随轴压加载速率的提高而减少，即试样损伤破坏的时间响应越快；当同时卸载围压时，试样破坏峰值强度相应降低，因此对比可知，同时加轴压卸围压试样比恒围压加轴压试样损伤破坏的时间响应更快。由此可知，较快的应力集中速率或垂向载荷速率会加速采动煤体的失稳破坏。

  

图2 不同轴压加载速率下应力-应变与应力-时间关系曲线Fig.2 Stress-strain and stress-time curves with different loading rates

根据采动煤体的实际受力状态并将其进行适当简化，设计了3种力学路径共11组试验，分别是恒定围压增加轴压、恒定轴压卸除围压和同时增加轴压卸除围压。首先以静水压力方式同时施加轴压和围压至预定值；然后通瓦斯气体，并保持1 MPa的吸附平衡压力；然后按照表1的加卸载方案(轴压加载速率分别为40、80、120 N/s，围压卸载速率分别为10、15、20 N/s)开展加卸载试验，直至煤样破坏。随后继续以位移控制方式进行加卸载，直到煤样的残余强度趋于稳定。

该处楼房位于贾河河堤南侧，影响道路铺设和创森造林，对此，东明县投入资金19万元，由江苏省盐城市一专业楼房整体平移公司对楼房实施了平移，整栋楼房向东平移18米后，又向南平移了14米，为创森造林“让道”。

试验主要通过采集试样破裂过程中的事件计数和能量计数来分析试样的损伤演化规律(图3)。恒围压加轴压试验中，随着轴压加载速率的提高，3组试样自初始加载至AE信号陡增所需时间由885 s降至657 s，能量累计量由1 600 aJ(1 aJ=10-18 J)增至43 200 aJ，事件累计数由3.0万个增至28.86万个。同时加轴压卸围压试验中，3组试样自初始加载至AE信号陡增所需时间由590 s降至194 s，能量累计量由34 400 aJ增至60 200 aJ，事件累计数由58.55万个增至87.41万个。可以发现，随着轴压加载速率的提高，AE信号陡增所需时间逐渐减少，事件计数和能量计数变化趋势具有高度一致性，自试样加载至损伤破坏前呈缓慢、稳定增加，试样破坏后呈迅速、剧烈增加。但例外的是，恒围压加轴压试验中，加载速率为120 N/s时的事件累计数自试验伊始就相对较大，而能量累计量相对较小，这一方面是因为试样在弹性阶段产生了具有较小能量的静态扩展裂纹，另一方面是受测试误差的影响。这也从侧面反映了试验中的能量计数较事件计数更能准确表征试样的损伤演化规律。

分析认为，在加卸载过程中试样需要一定的时间来产生颗粒界面滑移与微裂纹静态扩展，当轴压加载速率较低时试样内部的颗粒界面滑移和微裂纹扩展得到了充分发育，试样发生连续均匀损伤；而当轴压加载速率较高时试样由连续均匀损伤转变为局部化损伤，损伤扩容主要发生在应力峰值前后。因此，轴压加载速率较低时，试样呈相对稳态损伤；轴压加载速率较高时，试样表现出非稳态损伤特征，且易发生突崩式破坏。由此可知，加载速率影响采动煤体的损伤时效特性，为避免采动煤体急剧失稳，应尽量减缓采动应力集中或顶板岩层破断导致的垂向载荷速率。另外，通过拟合发现，自扩容点时刻t0起，轴压加载过程中AE事件累计数N和能量累计量E随时间t变化符合指数函数关系(表2)。

  

图3 不同轴压加载速率下AE信号随时间的变化关系Fig.3 AE variation against time with different loading rates

2.1.3 加载煤体的渗透特征

受矿业市场不景气或其他因素影响，企业责任人弃矿而走，不再履行矿山地质环境恢复和土地复垦义务。虽然2015年9月，国土资源部印发《矿业权人勘查开采信息公示方法（试行）》（国土资规［2015］6号），提出建立“异常名录”和“严重违法名单”，在国土资源管理工作中，对矿业权人被列入异常名录的应依法予以限制，对矿业权人被列入严重违法名单的应依法予以准入。但是，一方面由于管理部门没有执法权力，难以追究其法律和经济责任，另一方面矿业权人的失信行为仅涉及到国土领域的限制准入，对其约束有限，因此由于矿业形势不好，矿业经济活动难以维继的情况下，引起大量工矿用地被闲置废弃。

2.2.3 卸载煤体的渗透特征

不同围压卸载速率下AE信号随时间的变化关系如图6所示。从图6可以看出，在恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，3组试样自初始卸载围压至AE信号陡增所需时间由918 s降至668 s，能量累计量由79 100 aJ增至590 400 aJ，事件累计数由9.90万个增至46.25万个；同时加轴压卸围压试验中，3组试样自初始卸载围压至AE信号陡增所需时间由296 s降至152 s，能量累计量由41 200 aJ增至62 800 aJ，事件累计数由70.06万个增至92.40万个。可以发现，随着轴压加载速率的提高，AE信号陡增所需时间逐渐减少，事件计数和能量计数均逐渐增多，且当试样发生损伤破坏时AE信号的变化斜率增大，这与前文所述的试样变形和强度特征规律相符。究其原因，与轴压加载试验一致的是，在试样受载损伤过程中，试样需要一定的时间来产生颗粒界面滑移与微裂纹静态扩展，当围压卸载速率较低时试样内部的颗粒界面滑移和微裂纹扩展得到了充分发育，试样发生连续均匀损伤；而当围压卸载速率较高时试样由连续均匀损伤转变为局部化损伤，损伤扩容主要发生在应力峰值前后。因此，随着围压卸载速率的提高，试样自身的储能释放速率加快，损伤程度越高且呈非稳态特征，最终越容易发生突崩式破坏。由此可知，卸载速率影响采动煤体的损伤时效特性，为避免采动煤体急剧失稳，应尽量控制煤层开采速度。拟合发现，围压卸载过程中自扩容点时刻t0起，AE事件累计数N和能量累计量E随时间变化符合指数函数关系(表3)。

  

图4 不同轴压加载速率下渗透率随时间的变化关系Fig.4 Permeability variation against time with different loading rates

测定试样加卸载过程中的应力-应变、应力-时间的关系，结果如图2所示。由图2可以看出，在恒围压加轴压试验中，随着轴压加载速率的提高，3组试样发生损伤破坏时的轴向应变分别为0.038 0、0.032 6、0.042 5，径向应变分别为-0.021 4、-0.017 3、-0.022 8，峰值强度分别为17.6、17.2、17.1 MPa。由此可知，随着轴压加载速率的增大，试样破坏时的轴向应变和径向应变先减小后增大，而试样的峰值强度逐渐降低但降幅较小。可以认为，当围压恒定时准静态载荷下的轴压加载速率主要影响了试样损伤破坏过程，但对试样抵抗破坏的能力影响相对较小。与此不同的是，在同时加轴压卸围压试验中，随着轴压加载速率的提高，3组试样的峰值强度由11.5 MPa增至16.8 MPa，这是因为轴压加载速率越高，试样破坏时对应的围压越大，导致试样峰值强度越大。

目前，对同步交流发电机旋转整流器进行故障诊断的方法主要有励磁电流分析法[3]和输出电压分析法[4]。其中，励磁电流分析法通过采集同步交流发电机励磁机励磁电流，对其进行傅里叶变换提取相关特征，并进行故障诊断[5]，而输出电压分析法则采集同步交流发电机三相输出电压信号，对其进行小波变换并获取相关特征参数，从而实施故障诊断操作[6]。此外，亦可以利用旋转整流器整流电压进行傅里叶变换或者小波变换以提取故障特征，从而进行故障诊断操作[7]。因此，利用傅里叶变换法或小波变换法处理相关信号，均能提取相关故障特征参数，并实施同步交流发电机旋转整流器的故障诊断。

在各地政府工作报告中几乎都能见到建设智慧城市的提法，但其中关于智慧城市建设的理念陈旧、内涵模糊，甚至把智慧城市建设等同于城市信息化。将各部门的信息化平台建设内容套上智慧的外衣就包装成智慧城市的应用，而忽视应用与智慧城市核心平台间的联系。

1.3 观察指标 收集所有患儿的临床资料，包括性别、年龄、智力情况、就诊体质量、母亲的孕产期情况、父母危险因素接触情况、家族史、全身体格检查情况、眼部专科情况、实验室检查结果和超声心动图结果等。分析患儿合并先天性心脏病的情况。

 

表2 不同轴压加载速率下AE信号、渗透率随时间的拟合关系

 

Table 2 Fitting relationship of AE and permeability and time with different loading rates

  

试验编号扩容点时刻t0/s事件累计数/104个拟合公式拟合系数能量累计量E/104aJ拟合公式拟合系数相对渗透率k/k0拟合公式拟合系数1-1475N=0.749 1e0.002 4(t-t0)0.869 9E=0.061 0e0.001 7(t-t0)0.941 9k/k0=0.539 0(t-t0)0.066 40.850 31-2341N=0.388 7e0.005 0(t-t0)0.859 5E=0.039 7e0.006 1(t-t0)0.775 9k/k0=0.509 6(t-t0)0.077 70.820 81-3380N=8.212 8e0.002 6(t-t0)0.922 9E=0.022 4e0.010 3(t-t0)0.879 6k/k0=0.630 3(t-t0)0.044 00.998 33-1191N=2.333 8e0.005 0(t-t0)0.802 8E=0.077 4e0.005 7(t-t0)0.700 7k/k0=0.089 2(t-t0)0.503 50.979 53-2126N=1.608 6e0.005 2(t-t0)0.984 1E=0.059 3e0.009 1(t-t0)0.974 4k/k0=0.116 2(t-t0)0.403 90.983 23-391N=1.024 5e0.013 6(t-t0)0.978 9E=0.038 9e0.015 3(t-t0)0.964 5k/k0=0.124 3(t-t0)0.435 90.968 5

2.2 围压卸载速率对煤体损伤-渗透时效特性的影响

2.1.1 加载煤体的变形与强度特征

2.2.1 卸载煤体的变形与强度特征

不同围压卸载速率下应力-应变、应力-时间关系如图5所示。从图5可以看出，在恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，试样损伤破坏时的轴向应变由0.019 4降至0.018 3，径向应变由-0.014 1降至-0.010 8，峰值强度由14.74 MPa微降至14.49 MPa；而在同时加轴压卸围压试验中，试样损伤破坏时的轴向应变由0.032 2降至0.022 0，径向应变由-0.018 1降至-0.015 4，峰值强度由14.6 MPa降至11.9 MPa。由此表明，围压卸载速率越高，试样破坏时的轴向应变和径向应变均越小，而试样的峰值强度也逐渐降低，试样呈相对脆性破坏。可以认为，当轴压恒定时准静态载荷下的围压卸载速率主要影响了试样损伤破坏过程，但对试样抵抗破坏的能力影响相对较小。而对于同时加轴压卸围压过程，当轴压加载速率恒定时，围压卸载速率越高，试样在承受相同轴压时所对应的围压越小，因此在较低围压影响下试样的峰值强度越小。

在恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，试样从初始卸载围压至发生损伤破坏所耗时间由770 s降至648 s；同时加轴压卸围压试验中，试样从初始卸载围压至发生损伤破坏的时间由337 s降至252 s。这是因为，试样是否破坏同时受控于围压与偏应力大小，围压卸载速率越高，在同一时刻围压降幅越大，试样所受的围压越小、轴向偏应力越大，在较低围压和较高差应力影响下试样破坏所需的绝对时间越短；当同时加载轴压时，同一时刻试样轴向偏应力增幅更大，损伤破坏的时间响应更快。由此可知，较大的围压卸载速率会加速采动煤体的失稳破坏。

  

图5 不同围压卸载速率下应力-应变、应力-时间关系曲线Fig.5 Stress-strain and stress-time curves with different unloading rates

2.2.2 卸载煤体的损伤特征

在不少企业中存在着会计信息虚假的现象，财务信息不实的主要原因是企业相关财务人员的综合素质偏低，有些人因利益的影响和驱使，而做出违背法律和道德，伤害企业利益的事情。有些拥有会计相关资格证书的财务人员却缺乏专业知识，缺乏先进的财务理念，对于有效进行成本控制的先进财务管理手段更是无法理解和执行。

试样的损伤扩容导致孔隙率的增加，孔隙率增加又会促进渗透率的提高，因此渗透率与损伤扩容是协同变化的。

  

图6 不同围压卸载速率下AE信号随时间的变化关系Fig.6 AE variation against time with different unloading rates

 

表3 不同围压卸载速率下AE信号、渗透率随时间的拟合关系

 

Table 3 Fitting relationship of AE and permeability and time with different unloading rates

  

试验编号扩容点时刻t0/s事件累计数N/104个拟合公式拟合系数能量累计量E/104aJ拟合公式拟合系数相对渗透率k/k0拟合公式拟合系数2-1426N=0.666 6e0.003 4(t-t0)0.903 8E=0.581e0.003 2(t-t0)0.905 0k/k0=0.093 7(t-t0)0.421 40.965 32-2489N=5.116 1e0.004 5(t-t0)0.932 1E=4.613 5e0.005 1(t-t0)0.921 6k/k0=0.103 3(t-t0)0.435 30.993 92-3515N=5.259 1e0.005 8(t-t0)0.933 0E=4.800 7e0.006 8(t-t0)0.927 1k/k0=0.073 7(t-t0)0.541 80.995 73-2126N=1.608 6e0.005 2(t-t0)0.984 1E=0.059 3e0.009 1(t-t0)0.974 4k/k0=0.116 2(t-t0)0.403 90.983 23-4115N=0.751 7e0.009 8(t-t0)0.984 6E=0.020 1e0.010 0(t-t0)0.979 4k/k0=0.107 6(t-t0)0.422 90.809 53-5100N=1.421 6e0.006 0(t-t0)0.981 4E=0.034 5e0.006 0(t-t0)0.977 1k/k0=0.143 0(t-t0)0.456 20.889 3

采用瞬态法测定试样加卸载过程中的渗透率，结果如图4所示。由图4可以看出，试样渗透率在初始阶段逐渐减小，进入损伤扩容阶段后开始恢复反弹；不同加卸载条件下，试样渗透率的时间响应与变化幅值均具有较大差异性。恒围压加轴压试验过程中，随着轴压加载速率的提高，3组试样从初始加载至渗透率降至最小值所耗时间由492降至401 s，渗透率最小值分别为原始渗透率的66.5%、74.7%、72.2%；同时加轴压卸围压试验中，从初始加卸载至渗透率降至最小值所耗时间由237 s降至139 s，渗透率最小值分别为原始渗透率的73.4%、57.4%、69.3%。

恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，3组试样从初始卸载围压至渗透率降至最小值所耗时间由531 s降至520 s；同时加轴压卸围压试验中，3组试样从初始加卸载至渗透率降至最小值所耗时间由174 s降至108 s(图7)。这是因为，围压卸载速率越高，试样在同一时刻所受的围压越小、差应力越大。在较低围压和较高差应力影响下，试样在弹性阶段的渗透率衰减速率越快。

当试样发生损伤扩容之后孔隙率相应增大，导致渗透率进而增大。由前面分析可知，试样损伤程度随围压卸载速率的提高而增大，孔隙率也相应增大，因此渗透率恢复程度随围压卸载速率的提高而提高。特别是对于同时加轴压卸围压试验过程，试样损伤程度在较高围压卸载速率和较低围压的共同作用下显著增大，进而导致渗透率发生陡增。因此，恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，3组试样的峰后渗透率增幅由原始渗透率的163.0%增至206.3%；而同时加轴压卸围压试验中，3组试样的峰后渗透率增幅由原始渗透率的151.6%增至249.5%，显著大于恒轴压卸围压试验结果。卸围压过程中自扩容点时刻t0起，试样的相对渗透率k/k0随时间变化符合幂函数关系(表3)。

  

图7 不同围压卸载速率下渗透率随时间的变化关系Fig.7 Permeability variation against time withdifferent unloading rates

2.3 加卸载速率对煤体损伤-渗透时效特性影响对比分析

将前文分析结果进一步对比分析，探讨轴压加载速率和围压卸载速率对含瓦斯煤损伤-渗透时效特性的影响。在恒围压加轴压试验中，随着轴压加载速率的提高，试样发生损伤破坏所需的时间由810 s降至652 s，峰值强度由17.6 MPa微降至17.1 MPa；在恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，试样发生损伤破坏所耗时间由770 s降至648 s，峰值强度由14.74 MPa微降至14.49 MPa。这表明当其他条件不变时，轴压加载速率和围压卸载速率显著影响着试样损伤破坏的时效特性，并改变了试样损伤破坏过程，但对试样抵抗破坏的能力影响较小。为避免采动煤体的加速失稳破坏，应尽可能地减小垂向载荷速率或围压卸载速率。

在恒围压加轴压试验中，随着轴压加载速率的提高，试样的能量累计量由1 600 aJ增至43 200 aJ，事件累计数由3.0万个增至28.86万个；在恒轴压卸围压试验中，随着围压卸载速率的提高，试样的能量累计量由79 100 aJ增至590 400 aJ，事件累计数由9.90万个增至46.25万个。与此相应地，恒围压加轴压试样的峰后渗透率仅恢复为原始渗透率的78.4%～82.3%，而恒轴压卸围压试样的峰后渗透率恢复为原始渗透率的163.0%～206.3%。这表明围压卸载对采动煤体损伤-渗透的影响作用远大于轴压加载。因此在工程实践中，既要尽量避免采动应力集中，更要适当控制煤层开采速度，减缓围压卸载量与卸载速率对采动煤体损伤-渗透时效特性的影响，从而有效避免煤岩瓦斯动力灾害。

3 结 论

1)当其他条件不变时，轴压加载速率或围压卸载速率越高，则试样损伤破坏的时间响应越快，峰值强度逐渐降低但降幅较小。当加卸载速率增大时，恒围压加轴压试样破坏时的轴向应变和径向应变均先减小后增大，而恒轴压卸围压试样破坏时的轴向应变和径向应变均逐渐减小。可以认为，加卸载速率显著影响着试样损伤破坏的时效特性，并改变了试样损伤破坏过程，但对试样抵抗破坏的能力影响较小。

2)轴压加载速率或围压卸载速率较低时，试样呈相对稳态损伤；轴压加载速率或围压卸载速率较高时，试样损伤程度较高且呈非稳态损伤特征，易发生突崩式破坏。加卸载过程中AE事件累计数和能量累计量随时间变化符合指数函数关系。

设计人员还需要对设计过程中的造价管理进行强化，因为市政工程设计是否合理直接影响到市政工程的造价控制，所以设计单位一定要造价控制进行强化，为市政工程施工过程中的造价控制奠定良好的基础。首先，需要保证施工设计方案的完整性和合理性，确保设计方案的最优化，让设计过程中出现不合理的问题，导致工程变更的情况减少；其次，一定要依照投资金额，合理的进行限额设计，在对方确认之后需要依照市政工程施工时的成本控制进行核算，保证施工的过程中施工的费用不能超出投资金额，在后续造价成本控制的过程中提供相应的帮助；最后在设计市政工程的过程中，一定要保证市政工程的经济性，让经济效益提高。

3)煤样渗透率与损伤扩容是协同变化的。当其他条件不变时，轴压加载速率或围压卸载速率越高，则试样损伤程度越大，导致试样渗透率的时间响应越快，渗透率增幅越大。恒围压加轴压试样的峰后渗透率仅恢复为原始渗透率的78.4%～82.3%，而恒轴压卸围压试样的峰后渗透率恢复为原始渗透率的163.0%～206.3%。试样损伤扩容后的相对渗透率随时间变化符合幂函数关系。

4)围压卸载对采动煤体损伤-渗透的影响作用远大于轴压加载。在工程实践中，既要尽量避免采动应力集中，更要适当控制煤层开采速度，减缓围压卸载量与卸载速率对采动煤体损伤-渗透时效特性的影响，从而有效避免煤岩瓦斯动力灾害。

参考文献(References):

[1] 袁 亮.煤炭精准开采科学构想[J].煤炭学报,2017,42(1):1-7.

YUAN Liang.Scientific conception of precision coal mining[J].Journal of China Coal Society,2017,42(1):1-7.

[2] 谢和平,周宏伟,刘建锋,等.不同开采条件下采动力学行为研究[J].煤炭学报,2011,36(7):1067-1074.

XIE Heping,ZHOU Hongwei,LIU Jianfeng,et al.Mining-induced mechanical behavior in coal seams under different mining layouts[J].Journal of China Coal Society,2011,36(7):1067-1074.

[3] ZHAO X G,WANG J,CAI M,et al.Influence of unloading rate on the strainburst characteristics of Beishan granite under true-triaxial unloading conditions[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2014,47(2):467-483.

[4] XUE Yi,GAO Feng,LIU Xingguang.Effect of damage evolution of coal on permeability variation and analysis of gas outburst hazard with coal mining[J].Natural Hazards,2015,79(2):999-1013.

[5] 贾 炳,倪小明,苏承东.煤样加载过程声发射响应特征试验研究[J].煤炭科学技术,2014,42(7):33-36.

JIA Bing,NI Xiaoming,SU Chengdong.Experimental study on response features of acoustic emission to coal samples during loading process[J].Coal Science and Technology,2014,42(7):33-36.

[6] 王家臣,邵太升,赵洪宝.瓦斯对突出煤力学特性影响试验研究[J].采矿与安全工程学报,2011,28(3):391-394.

WANG Jiachen,SHAO Taisheng,ZHAO Hongbao.Experimental study of effect of gas on mechanical properties of outburst coal[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2011,28(3):391-394.

[7] 程远平,刘洪永,郭品坤,等.深部含瓦斯煤体渗透率演化及卸荷增透理论模型[J].煤炭学报,2014,39(8):1650-1658.

CHENG Yuanping,LIU Hongyong,GUO Pinkun,et al.A theoretical model and evolution characteristic of mining-enhanced permeability in deeper gassy coal seam[J].Journal of China Coal Society,2014,39(8):1650-1658.

[8] 潘荣锟,王 力,陈向军,等.卸载煤体渗透特性及微观结构应力效应研究[J].煤炭科学技术,2013,41(7):75-78.

PAN Rongkun,WANG Li,CHEN Xiangjun,et al.Study on permeability characteristics of unloading coal body and stress effect of microstructure[J].Coal Science and Technology,2013,41(7):75-78.

[9] 尹光志,李文璞,李铭辉,等.不同加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报,2013,32(5):891-901.

YIN Guangzhi,LI Wenpu,LI Minghui,et al.Experimental study of mechanical properties of coal containing methane under different loading-unloading conditions[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2013,32(5):891-901.

[10] 许 江,李波波,周 婷,等.加卸载条件下煤岩变形特性与渗透特征的试验研究[J].煤炭学报,2012,37(9):1493-1498.

XU Jiang,LI Bobo,ZHOU Ting,et al.Experimental study of coal deformation and permeability characteristics under loading-unloading conditions[J].Journal of China Coal Society,2012,37(9):1493-1498.

[11] 徐 超,付 强,王 凯,等.载荷方式对深部采动煤体损伤-渗透时效特性影响试验研究[J].中国矿业大学学报,2018,47(1):197-205.

XU Chao,FU Qiang,WANG Kai,et al.Effects of the loading methods on the damage-permeability aging characteristics of deep mining coal[J].Journal of China University of Mining and Technology,2018,47(1):197-205.

[12] 刘 刚,肖福坤,秦 涛,等.循环载荷下煤样力学特性和损伤演化规律试验研究[J].煤炭科学技术,2018,46(2):131-137.

LIU Gang,XIAO Fukun,QIN Tao,et al.Experimental study on mechanical characteristics and damage evolution law of coal samples under cyclic load[J].Coal Science and Technology,2018,46(2):131-137.

[13] 李晓泉,尹光志,蔡 波.循环载荷下突出煤样的变形和渗透特性试验研究[J].岩石力学与工程学报,2010,29(S2):3498-3504.

LI Xiaoquan,YIN Guangzhi,CAI Bo.Experimental study on deformation and seepage propertier of outburst coal samples under cyclic loading[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2010,29(S2):3498-3504.

[14] 蒋长宝,俞 欢,段敏克,等.基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性试验研究[J].采矿与安全工程学报,2017,34(6):1216-1222.

JIANG Changbao，YU Huan，DUAN Minke，et al.Experimental study of mechanical and permeability characteristics of coal with methane containing due to different loading-unloading speeds[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2017,34(6):1216-1222.

[15] 薛东杰,周宏伟,王子辉,等.不同加载速率下煤岩采动力学响应及破坏机制[J].煤炭学报,2016,41(3):595-602.

XUE Dongjie,ZHOU Hongwei,WANG Zihui,et al.Failure mechanism and mining-induced mechanical properties of coal under different loading rates[J].Journal of China Coal Society,2016,41(3):595-602.

[16] 曹安业,井广成,窦林名,等.不同加载速率下岩样损伤演化的声发射特征研究[J].采矿与安全工程学报,2015,32(6):923-928.

CAO Anye,JING Guangcheng,DOU Linming,et al.Damage evolution law based on acoustic emission of sandy mudstone under different uniaxial loading rate[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2015,32(6):923-928.

[17] 陈海栋.保护层开采过程中卸载煤体损伤及渗透性演化特征研究[D].徐州:中国矿业大学,2013.

[18] 徐 超.岩浆岩床下伏含瓦斯煤体损伤渗透演化特性及致灾机制研究[D].徐州:中国矿业大学,2015.