發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 05:30

　　 通過實(shí)驗(yàn)研究、理論分析、數(shù)值模擬并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐的方法，進(jìn)行了含瓦斯煤體損傷破壞特征及瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究。首先利用壓汞和掃描電鏡等手段研究不同煤階煤樣孔隙結(jié)構(gòu)特征，并結(jié)合等溫吸附試驗(yàn)分析了瓦斯氣體在不同煤階儲(chǔ)層中的賦存狀態(tài)，確定了瓦斯含量計(jì)算方法；然后在氣固耦合作用下完成了兩種含瓦斯煤的力學(xué)特性、吸附膨脹及全應(yīng)力應(yīng)變過程的滲流演化實(shí)驗(yàn)，建立了簡單煤基質(zhì)裂隙系統(tǒng)模型，確定煤基質(zhì)在平衡、低壓以及超壓等三種狀態(tài)時(shí)變形特征，并推導(dǎo)出孔隙率和滲透率公式；在全應(yīng)力應(yīng)變原煤煤樣失穩(wěn)破壞過程，完成滲流及聲發(fā)射參數(shù)同步監(jiān)測，闡述了含瓦斯煤巖體聲發(fā)射發(fā)生機(jī)理并推導(dǎo)了含瓦斯煤介質(zhì)損傷方程，基于煤巖破裂過程中聲發(fā)射特性及時(shí)空演化機(jī)制掌握了含瓦斯煤巖損傷變形規(guī)律，構(gòu)建了含瓦斯煤統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型；建立了氣-固-損傷耦合模型并植入多物理場耦合分析軟件中，研究埋深和瓦斯壓力對深部煤層的瓦斯運(yùn)移影響規(guī)律。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：TD712
【部分圖文】：

1 緒論1 緒論1.1 選題的背景及意義1.1.1 煤巖動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)源煤炭是我國的基礎(chǔ)能源，但煤炭資源賦存條件較差，90%以上的煤炭產(chǎn)量自于地下開采，煤礦瓦斯、水、火、粉塵等災(zāi)害形成因素多，致災(zāi)機(jī)理復(fù)雜，得礦山安全生產(chǎn)形式異常嚴(yán)峻。煤巖動(dòng)力災(zāi)害（例如煤與瓦斯突出、沖擊地壓瓦斯爆炸、頂板事故、突出等）特別是沖擊地壓和煤與瓦斯突出事故會(huì)嚴(yán)重地壞生產(chǎn)系統(tǒng)，引起人員傷亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重制約著煤礦安全高效產(chǎn)，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 Bruhauer 的五種吸附等溫線Fig.1-2 Bruharer’s five different types of isothermal adsorption curvesⅡ BET 模型：該模型是基于在單分子層吸附理論的基礎(chǔ)上所提出的多附理論，在利用氣體吸附法測定煤的比表面積時(shí)常常使用。Ⅲ Freundlich 模型：是研究多孔介質(zhì)吸附氣體的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，同時(shí)體和氣體。對于煤介質(zhì)的吸附性能研究者們主要開展了以下幾個(gè)方面的研究工作吳俊等人[15]的研究結(jié)果則表明，煤的氣體吸附容量與煤揮發(fā)分的關(guān)系線，并在 Vdaf = 23%~28%之間有一極小值，這一現(xiàn)象與煤的比表面積。有學(xué)者[16-18]研究煤介質(zhì)在平衡水條件下的吸附及演化規(guī)律，發(fā)現(xiàn) La僅在0,maxR 大約為 4.5%附近達(dá)到最大值，呈現(xiàn)兩段式演化模型。同時(shí)muir 體積極大值位置滯后于煤化作用階躍期。Ettinger[19]通過研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)組煤的吸附能量在中級煤范圍內(nèi)高于富鏡質(zhì)組煤，而在高變質(zhì)程度煤成分吸附能力相同。梁冰[20]基于實(shí)驗(yàn)研究了溫度和瓦斯壓力對煤的瓦斯的影響規(guī)律，得出隨溫度和瓦斯壓力發(fā)生變化時(shí)煤的瓦斯吸附曲線以及變化規(guī)律；劉�？h等[21]研究了地球物理場對煤吸附瓦斯特性的影響，重

2 含瓦斯煤層孔隙結(jié)構(gòu)特征及瓦斯賦存規(guī)律煤是一種由孔隙和裂隙組成的雙重裂隙結(jié)構(gòu)多孔介質(zhì)。煤的雙重孔隙結(jié)構(gòu)是由煤基質(zhì)中多種尺度的微小孔隙和裂隙組成，前者是瓦斯主要儲(chǔ)集空間，而后者則主要是瓦斯的滲流通道。煤基質(zhì)中的孔隙和裂隙形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及孔徑分布等特征不僅直接決定著煤層瓦斯的吸附-解析、擴(kuò)散及滲流特性，煤吸附瓦斯能力的強(qiáng)弱是劃定煤層是否具有煤巖動(dòng)力災(zāi)害的重要參考依據(jù)。因此，本章圍繞透射電鏡、掃描電鏡、壓汞等實(shí)驗(yàn)，研究煤體的宏、細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征；以煤對瓦斯的等溫吸附試驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析瓦斯氣體在煤儲(chǔ)層中的賦存狀態(tài)、吸附解吸規(guī)律。2.1 實(shí)驗(yàn)煤樣成煤環(huán)境及工程背景2.1.1 煤樣成煤環(huán)境實(shí)驗(yàn)所采用煤樣主要采用了晉煤集團(tuán)長畛礦3#煤層、峰峰集團(tuán)羊東礦2#煤層、山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)3#煤層、開灤集團(tuán)唐山礦9#煤、北京木城澗礦大臺井3#煤層、忻州窯礦11#煤等樣品，位置關(guān)系圖見下圖所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 孟磊;煤電性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[D];河南理工大學(xué);2010年

2 敬復(fù)興;峰峰礦區(qū)2號煤層瓦斯賦存規(guī)律及主控因素研究[D];河南理工大學(xué);2010年

本文編號：2834792