發(fā)布時間：2020-05-29 15:58

【摘要】：在采礦工程中,承壓破碎煤體的變形受地下水環(huán)境、外部作用荷載以及自身物理特性等多種因素的影響,是誘發(fā)巷道突水以及煤與瓦斯突出災(zāi)害的主要原因。根據(jù)瓦斯或水等流體在承壓破碎煤體中的滲流過程,可以分為破碎煤樣的壓縮過程以及流體在破碎煤樣中的滲流兩部分內(nèi)容。隨著煤炭資源開采深度的增加,研究破碎煤體在復(fù)雜工程環(huán)境下的壓縮變形以及滲流特性,可以為巷道周邊圍巖的支護、頂?shù)装逋凰念A(yù)測等保障煤炭資源安全生產(chǎn)的工程提供理論指導(dǎo)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:通過不同浸水時間級配破碎煤樣的壓實試驗和級配破碎煤樣在復(fù)雜循環(huán)應(yīng)力下的壓實試驗,對破碎煤體的壓縮過程進行了研究:采用軸向位移加載的方法,研究了浸水時間對煤樣小位移壓實的影響,不同浸水時間的級配煤樣隨每級位移的增加,粒度分布分形維數(shù)都逐漸增加;級配一定的破碎煤樣在小位移壓實過程中,粒度分布分形維數(shù)隨浸水時間的增加而逐漸減小,兩者間滿足指數(shù)函數(shù)擬合;不同浸水時間的級配煤樣,其壓縮過程中的軸向應(yīng)力與下壓位移間的關(guān)系可以分為緩慢增加階段以及急劇增加階段,兩階段界限值為15mm;循環(huán)加卸載過程中破碎煤樣粒度分布分形維數(shù)受軸向應(yīng)力、級配指數(shù)與循環(huán)加載次數(shù)等多種因素的影響,粒度分布分形維數(shù)與循環(huán)加載次數(shù)、級配指數(shù)之間滿足指數(shù)關(guān)系;在軸向應(yīng)力為8MPa時,當(dāng)n值為0.2、0.4、0.6時,應(yīng)力占主導(dǎo)因素,而n值為0.8時,煤樣孔隙較大,初期的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式占主導(dǎo)作用;粒度分布分形維數(shù)能反映煤樣整體的破碎程度,與顆粒尺寸形狀、結(jié)構(gòu)及加載方式等相關(guān),并建立了二維情況下煤樣顆粒壓縮過程中顆粒間的接觸模型,得出煤樣顆粒的體積、剪切模量變化與孔隙比及顆粒間接觸點數(shù)有關(guān);開展了不同顆粒組分煤樣的滲流特性研究,及其級配指數(shù)為0.8時的循環(huán)加卸載滲流特性研究:通過混合煤樣流量的大小與粒徑大小、滲透壓呈正相關(guān),而與軸向壓縮位移呈負相關(guān);不同粒徑組分的混合破碎煤樣其滲流過程中,滲透率存在的平穩(wěn)、波動、急劇下滑等現(xiàn)象,表明粒徑組分引起骨架構(gòu)成形式的不同,而有效孔隙通道隨著大顆粒煤樣對骨架的支撐以及小顆粒煤樣對顆粒之間孔隙的充填變化而變化,20～25mm顆粒煤樣對煤樣整體的支撐作用明顯,5～10mm小顆粒對較大煤樣顆粒之間的孔隙具有良好的充填作用,壓實滲流過程中都滿足Forchheimer方程;細顆粒為主的單級配嵌擠骨架滲流過程呈現(xiàn)出明顯的非線性滲流現(xiàn)象,并搭建了關(guān)于側(cè)向約束阻力的物理模型;循環(huán)加卸載過程中破碎煤樣滲透率與粒度分布分形維數(shù)具有非線性關(guān)系,可以用二次多項式進行擬合,煤樣的粒度分布分形維數(shù)的增加過程反映了軸向應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)增加的過程。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2.1 DDL600 萬能試驗機配套系統(tǒng)試驗機及其相配套的壓縮裝置相結(jié)合的向壓縮位移控制方法的參數(shù)，，利用試驗不同級配，設(shè)定 4 組不同浸水時間及 4 組縮位移以及級配對破碎煤樣壓縮特性的
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD712;O357.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏冬;袁雪濤;;浸水時間對飽水巖石抗剪強度參數(shù)影響的試驗研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2015年12期

2 田海;孔令偉;趙

本文編號：2687158