【摘要】：礦井瓦斯涌出量高、治理困難成為了近年來高瓦斯礦井亟待解決的問題之一,而解決問題的關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)瓦斯高效抽采。屯蘭礦為煤與瓦斯突出礦井,并且煤層透氣性系數(shù)較低,開展含瓦斯煤滲透性影響因素重要程度研究,對于利用水力壓裂提高瓦斯抽采效率、防治瓦斯災(zāi)害事故有著重要的意義。本文以屯蘭礦8~#煤層焦煤作為研究對象,利用MTS815巖石伺服試驗系統(tǒng)、電液伺服瓦斯?jié)B流試驗裝置配合聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng),對含瓦斯煤滲透性影響因素重要程度以及常規(guī)三軸加載條件下含瓦斯煤聲發(fā)射特征進(jìn)行了試驗研究,并利用COMSOL Multiphysics對不同圍壓、瓦斯壓力條件下含瓦斯煤滲流特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了以下主要結(jié)論:(1)恒溫條件下,圍壓以及煤體含水率的大小對煤體滲透率的變化都有著顯著的影響,且煤體滲透率隨著圍壓、含水率的增加而降低,均呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)函數(shù)變化規(guī)律。在圍壓6MPa、瓦斯壓力0.5MPa條件下,隨著含水率從0.18%升至3.15%,煤體滲透率降低幅度達(dá)到了69.0%;在圍壓8MPa、瓦斯壓力1.1MPa條件下,煤體滲透率降低幅度則達(dá)到了72.5%,降低幅度非常明顯。在不同含水率以及固定圍壓條件下,試件滲透率隨著瓦斯壓力的增加存在先減小后增大的規(guī)律,有非常明顯的Klinberg效應(yīng),變化趨勢呈現(xiàn)為“V”字形。(2)對不同圍壓條件以及不同瓦斯壓力條件下含瓦斯煤聲發(fā)射特征與滲流特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射計數(shù)、幅值與含瓦斯煤應(yīng)力曲線之間存在著滯后對應(yīng)關(guān)系,而聲發(fā)射計數(shù)、幅值與煤巖體的破壞變形以及煤巖體內(nèi)部瓦斯?jié)B流特征存在較好的一致性,能夠較好的反映出二者的變化規(guī)律。試驗結(jié)果對于我們研究含瓦斯煤滲透性影響因素重要程度有一定的理論價值。(3)對不同含水率煤樣進(jìn)行了三軸加載條件下的聲發(fā)射特征研究,試驗結(jié)果表明,煤樣含水率越低,應(yīng)力加載過程中的應(yīng)力峰值越高,變形量越大,達(dá)到峰值后,軸向應(yīng)力迅速降低,煤巖體破壞類型趨近于脆性破壞。聲發(fā)射計數(shù)、幅值會在軸向應(yīng)力前達(dá)到峰值,高含水率煤樣會比低含水率煤樣發(fā)生聲發(fā)射計數(shù)時間晚,計數(shù)小,同時,高含水率煤樣軸向應(yīng)力峰值較小,聲發(fā)射計數(shù)延續(xù)的時間也比低含水率煤樣短。(4)根據(jù)理論分析以及試驗結(jié)果,對不同圍壓、瓦斯壓力條件下煤體滲透率變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬,將模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析后,發(fā)現(xiàn)二者具有較好的一致性,實現(xiàn)了數(shù)值模擬與試驗結(jié)果的互相驗證。(5)對瓦斯壓力與圍壓、軸壓對含瓦斯煤滲透性影響程度進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)在影響含瓦斯煤滲透性方面,瓦斯壓力大于圍壓大于軸壓。本文主要研究內(nèi)容為含瓦斯煤滲透性影響因素重要程度以及常規(guī)三軸加載條件下含瓦斯煤聲發(fā)射特征,試驗結(jié)果對于我們研究含瓦斯煤巖體的滲流特性、豐富瓦斯?jié)B流理論以及煤巖體變形破壞機理提供了一定的理論價值,可以為實現(xiàn)礦井瓦斯高效抽采以及判定含瓦斯煤巖體失穩(wěn)破壞提供一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD712

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙發(fā)軍;劉泉;;鉆孔流量推算煤層殘余瓦斯壓力的方法[J];煤炭技術(shù);2017年02期

2 趙福平;;貴州煤炭勘探鉆孔瓦斯壓力測試影響因素分析[J];西部探礦工程;2014年02期

3 田坤云;張建國;呂鵬;;煤與瓦斯突出瓦斯壓力臨界值確定方法的探索[J];煤礦安全;2012年11期

4 鄭國寶;成恒棠;;掘進(jìn)工作面瓦斯壓力場與應(yīng)力場的分布關(guān)系[J];中州煤炭;2010年01期

5 魏曉林;;有鉆孔煤層瓦斯流動方程及其應(yīng)用[J];煤炭學(xué)報;1988年01期

6 孫培德;;徑向流場瓦斯壓力分布[J];山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報;1989年04期

7 鄭其堂;;基于煤屑解吸瓦斯壓力的煤層瓦斯壓力測定[J];中州煤炭;2015年05期

8 秦虎;黃滾;蔣長寶;李文璞;;不同瓦斯壓力下煤巖聲發(fā)射特征試驗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2013年S2期

9 陳文勝;劉震;;淮北宿縣礦區(qū)朱仙莊礦瓦斯壓力分布規(guī)律研究[J];煤炭技術(shù);2013年08期

10 王剛;程衛(wèi)民;郭恒;隆清明;;瓦斯壓力變化過程中煤體滲透率特性的研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2012年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 丁東風(fēng);耿明廣;雷旭東;黃典一;韓偉軒;;煤巖體在瓦斯壓力下的力學(xué)特性與滲流特性[A];北京力學(xué)會第二十四屆學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2018年

2 劉世榮;;石門揭穿高瓦斯壓力突出煤層施工[A];礦山建設(shè)工程技術(shù)新進(jìn)展——2009全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議文集（上冊）[C];2009年

3 宋志敏;田坤云;;開采空間應(yīng)力疊加區(qū)對預(yù)測指標(biāo)值的影響分析[A];瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究[C];2011年

4 黃玉明;;簡易放頂煤工作面瓦斯治理實踐[A];第三屆全國煤礦機械安全裝備技術(shù)發(fā)展高層論壇暨新產(chǎn)品技術(shù)交流會論文集[C];2012年

5 靳鐘銘;趙陽升;賀軍;章夢濤;;含瓦斯煤體特性的實驗研究[A];水電與礦業(yè)工程中的巖石力學(xué)問題——中國北方巖石力學(xué)與工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會議文集[C];1991年

6 謝文明;;地質(zhì)條件對煤與瓦斯突出的影響分析[A];瓦斯地質(zhì)新進(jìn)展[C];2001年

7 蔡成功;;煤與瓦斯突出三維模擬理論及實驗研究[A];瓦斯地質(zhì)研究與應(yīng)用——中國煤炭學(xué)會瓦斯地質(zhì)專業(yè)委員會第三次全國瓦斯地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會[C];2003年

8 王曉峰;;赤峪煤礦鉆孔有效抽放半徑測定方法研究[A];煤礦瓦斯綜合治理與開發(fā)利用論文集[C];2012年

9 姚飛;劉高峰;;天池煤礦15煤層突出危險性區(qū)域劃分研究[A];瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究[C];2011年

10 李光慶;;焦坪礦區(qū)下石節(jié)煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律[A];煤礦瓦斯地質(zhì)與抽采利用研究——陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（2012）[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 陳奇若 馮建成;何家寨隧道全線貫通[N];工人日報;2000年

2 韓玉柱;河南煤勘總院一創(chuàng)新成果填補瓦斯壓力測試空白[N];中煤地質(zhì)報;2014年

3 張艷;安徽公布煤礦停止開采和暫緩開采標(biāo)準(zhǔn)[N];中國礦業(yè)報;2016年

4 李建 劉瑋;這是一群能打硬仗的小伙子[N];中國礦業(yè)報;2015年

5 本報記者 李陳續(xù);一個做了15年的課題[N];光明日報;2014年

6 本報記者 馬秀漣;降伏“猛虎”第一人[N];中國煤炭報;2001年

7 王心懷;蘆嶺礦投巨資開展全面安全整治[N];經(jīng)理日報;2008年

8 本報記者 丁繼民 通訊員 王煒 段道靜;精“醫(yī)”進(jìn)礦，來個全面“體檢”[N];中國煤炭報;2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 歐建春;煤與瓦斯突出演化過程模擬實驗研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

2 胡祖祥;深井瓦斯煤層動力災(zāi)害機理研究及工程應(yīng)用[D];安徽理工大學(xué);2014年

3 郭品坤;煤與瓦斯突出層裂發(fā)展機制研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

4 劉清泉;多重應(yīng)力路徑下雙重孔隙煤體損傷擴容及滲透性演化機制與應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

5 李傳明;煤層力學(xué)特征與瓦斯賦存狀態(tài)演化采掘響應(yīng)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

6 王磊;應(yīng)力場和瓦斯場采動耦合效應(yīng)研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

7 喬磊;基于煤儲層特征的新安煤礦二_1煤深部瓦斯涌出量預(yù)測模型構(gòu)建[D];中國地質(zhì)大學(xué);2013年

8 李曉偉;復(fù)雜地質(zhì)條件下石門及井筒揭煤突出危險性快速預(yù)測研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

9 張遵國;煤吸附/解吸變形特征及其影響因素研究[D];重慶大學(xué);2015年

10 盧守青;基于等效基質(zhì)尺度的煤體力學(xué)失穩(wěn)及滲透性演化機制與應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 申文斌;含瓦斯煤滲透性影響因素重要程度研究[D];太原理工大學(xué);2018年

2 張彥斌;不同含水率煤瓦斯?jié)B流特性及聲發(fā)射特征試驗研究[D];太原理工大學(xué);2017年

3 楊坤;平頂山礦區(qū)戊組煤層高瓦斯壓力成因研究[D];河南理工大學(xué);2016年

4 楊寧波;結(jié)合鉆孔瓦斯壓力恢復(fù)曲線計算煤層透氣性系數(shù)的方法研究[D];河南理工大學(xué);2009年

5 董子文;大淑村礦開采下保護(hù)層保護(hù)效果及范圍研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

6 王俊鵬;平頂山礦區(qū)近構(gòu)造區(qū)域煤與瓦斯突出規(guī)律數(shù)值模擬研究[D];河南理工大學(xué);2014年

7 周文杰;煤與瓦斯突出影響因素的模擬實驗研究[D];重慶大學(xué);2012年

8 劉英振;首山礦水力沖孔消突效果研究及方案優(yōu)化[D];河南理工大學(xué);2012年

9 高玉龍;流固耦合作用下瓦斯突出傾向區(qū)域數(shù)值分析與研究[D];重慶大學(xué);2017年

10 程明俊;煤滲透性能及煤與瓦斯突出過程模擬實驗研究[D];重慶大學(xué);2008年

本文編號：2795898