本案例耦合損傷場-擴散場-滲流場-煤層變形場，探討損傷前后煤體應力應變以及滲透率變化。用到的損傷模型為如圖1，此損傷破壞模型在巖石中應用廣泛。該損傷模型需要反復迭代，累計損傷，直至穩(wěn)定，此過程煤體彈性模量逐漸減小。本案例的幾何模型為煤層順層鉆孔開采，頂部為垂直地應力，左右兩邊為棍支撐，下邊為固定約束，如圖2。假設煤層為各向同性均質(zhì)，研究鉆孔周圍損傷破壞情況。

圖3為應力分布狀況，不考慮鉆孔損傷時，在鉆孔周圍不存在應力卸壓區(qū)，而考慮鉆孔損傷時，在鉆孔周圍出現(xiàn)卸壓區(qū)、集中區(qū)與原始應力區(qū)，如圖3所示。損傷過程，鉆孔周圍彈性模量減小，強度減小，處于軟化階段，此時受到的應力降低，直至發(fā)生破壞。鉆孔周圍損傷量如圖4所示，越靠近鉆孔，損傷量越大，即煤體發(fā)生的破壞程度越大，同時破壞產(chǎn)生了次生裂隙，使得鉆孔周圍煤層滲透率增大。鉆孔周圍最大滲透率比初始滲透率大180倍左右，增幅明顯。圖5為鉆孔周圍瓦斯壓力分布狀況，在損傷區(qū)瓦斯壓力明顯降低，與此區(qū)域滲透率增透有關。該案例做出部分展示，模型還有待完善，歡迎大家討論交流。

圖1 損傷控制方程

圖2 幾何模型及邊界條件

圖3 應力狀態(tài)分布

圖4 鉆孔周圍損傷量與滲透率比值情況

圖5 鉆孔周圍瓦斯壓力分布狀況

圖7 不同加載步時損傷分布