本文選題：含水率 + 瓦斯壓力��； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：現(xiàn)階段開采的煤礦中,有一半以上是屬于高瓦斯礦井甚至是突出礦井,瓦斯事故是煤礦安全事故中強度最大,傷亡最嚴重的。煤礦發(fā)生瓦斯事故造成的后果對于家庭、煤礦企業(yè)及國家都是難以承受的,因而煤礦開采過程中的首要任務就是進行瓦斯事故的防治,瓦斯事故的防治不僅關系到煤礦的安全生產,還會影響我國的可持續(xù)發(fā)展的進程。高效和大規(guī)模的進行瓦斯抽采和煤層氣開發(fā)是防治瓦斯事故和瓦斯利用的基本手段,而瓦斯抽采的難易程度取決于瓦斯在煤層中的賦存情況和滲流特性。本文在前人研究的基礎上,以取自西山煤電官地礦3#煤層的煤樣為實驗基礎,利用電液伺服三軸滲流實驗裝置及聲發(fā)射檢測儀對含瓦斯煤在不同含水率及瓦斯壓力條件下的滲流特性及在實驗過程中的聲發(fā)射的特征進行了研究,對煤礦開采中瓦斯事故的防治和運用水力壓裂提高瓦斯的抽采效果具有一定的指導意義。具體的研究結果如下:(1)瓦斯壓力和煤的滲透率存在著明顯的非線性關系,與二次多項式具有很高的擬合度。在含水率一定的條件下,隨著瓦斯壓力的增加,煤的滲透率發(fā)生了變化,且煤樣的滲透率在瓦斯增大的過程中先減小后增大,整個實驗過程形成明顯的“V”型拋物線趨勢,有明顯的Klinkenberg效應。軸壓為4MPa,圍壓為3MPa時,臨界瓦斯壓力為1.0MPa。(2)在瓦斯壓力恒定時,滲透率、滲流速度都隨著煤的含水率的增加而減小,并且減小的速度逐漸變緩,都能與二次多項式具有很好的擬合效果。當瓦斯壓力為0.5MPa時,煤的含水率從0.19%變化到2.12%的過程中,滲透率降低幅度達到了92.9%。(3)不同瓦斯壓力或者不同含水率條件下,煤受到軸向應力變形直至破壞的過程中,表現(xiàn)出來的軸向應力—應變的關系相似。含水率一定時,隨著瓦斯壓力的增大,軸向應力提前進入峰值,過了峰值之后,軸向應力的下降速度變緩,即瓦斯壓力越小,煤的脆性越強,瓦斯壓力越大,煤的脆性降低,塑性增強。瓦斯壓力恒定時,含水率高的煤比含水率低的煤,軸向力到達峰值之后的下降速度平緩,破壞類型趨向于塑性破壞。(4)不同瓦斯壓力或者含水率條件下,聲發(fā)射事件率比軸向應力提前到達最大值。瓦斯對煤有軟化作用,瓦斯壓力逐漸增大的過程中,煤的破壞類型從突然破裂漸變成穩(wěn)定破壞。含水率越高,聲發(fā)射事件率就越小,煤的軸向應變的跨度比較小,聲發(fā)射事件率延續(xù)的時間比含水率小的煤短。
[Abstract]:More than half of the coal mines mined at the present stage belong to high gas mines or even outburst mines. Gas accidents are the most intense and the most serious casualties in coal mine safety accidents. The consequences of gas accidents in coal mines are unbearable for families, coal mining enterprises and countries. Therefore, the first task in the process of coal mining is to prevent and cure gas accidents. The prevention and treatment of gas accident not only relates to the safety of coal mine production, but also affects the process of sustainable development of our country. High efficiency and large-scale gas extraction and coalbed methane development are the basic means to prevent and cure gas accidents and gas utilization, and the difficulty of gas extraction depends on the occurrence and seepage characteristics of gas in coal seam. On the basis of previous studies, the coal samples taken from the coal seam of Xishan Coal Mine are taken as the experimental basis. The percolation characteristics of gas-bearing coal under different water content and gas pressure and the characteristics of acoustic emission in the process of experiment were studied by using electro-hydraulic servo triaxial seepage experimental device and acoustic emission detector. It has certain guiding significance for prevention and control of gas accident in coal mine mining and application of hydraulic fracturing to improve gas drainage effect. The specific results are as follows: (1) Gas pressure and coal permeability have obvious nonlinear relations, and have a high fitting with quadratic polynomial. Under the condition of constant water cut, the permeability of coal changes with the increase of gas pressure, and the permeability of coal sample decreases first and then increases in the process of gas increase, and the whole experiment process forms an obvious "V" type parabola trend. There is obvious Klinkenberg effect. When the axial pressure is 4MPa, the confining pressure is 3MPa, the critical gas pressure is 1.0MPa.m2) when the gas pressure is constant, the permeability and percolation velocity decrease with the increase of water content of coal, and the decreasing speed becomes slower. It has good fitting effect with quadratic polynomial. When the gas pressure is 0.5MPa, the moisture content of coal changes from 0.19% to 2.12%, and the permeability decreases by 92.9%. 3) under different gas pressure or different moisture content, the coal is subjected to axial stress deformation until failure. The relationship between axial stress and strain is similar. When the moisture content is constant, the axial stress reaches the peak value in advance with the increase of gas pressure. After the peak value, the decreasing speed of axial stress becomes slower, that is, the smaller the gas pressure, the stronger the brittleness of coal, the greater the gas pressure, and the lower the brittleness of coal. Plastic strengthening. When the gas pressure is constant, the decrease rate of axial force after the peak value of axial force reaches the peak, and the failure type tends to be plastic failure. 4) under different gas pressure or water content, the coal with high moisture content is lower than that of coal with high water content. The AE event rate reaches the maximum ahead of the axial stress. Gas softens the coal, and when the gas pressure increases gradually, the failure type of coal changes from sudden rupture to steady failure. The higher the water content is, the smaller the AE event rate is, and the span of axial strain of coal is smaller, and the duration of AE event rate is shorter than that of coal with low moisture content.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD712

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本文編號：1844578