基于氣固耦合作用條件下的煤與瓦斯突出物理模擬試驗結(jié)果,分析了突出過程中的溫度-氣壓-應(yīng)力體系演化過程,從熱力系統(tǒng)能量守恒的思想出發(fā),探討了突出過程中多變指數(shù)的實時演化,并根據(jù)動態(tài)變化的多變指數(shù)推導(dǎo)出了多變過程中的瓦斯膨脹能的計算方法,在此基礎(chǔ)上討論了突出過程中的能量釋放問題。研究結(jié)果表明:煤體不同區(qū)域的應(yīng)力變化在突出過程中共呈現(xiàn)3種類型,即:初始下降—波動升降—平穩(wěn)回升型、初始上升—小幅下降—平穩(wěn)回升型和小幅下降—平穩(wěn)回升型;煤體內(nèi)瓦斯壓力變化過程呈現(xiàn)兩種類型,即:初始下降—波動升降—平穩(wěn)下降型與平穩(wěn)下降型;煤體溫度則在突出過程中表現(xiàn)為單一的持續(xù)下降過程。煤體卸壓區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)在突出前期為定溫-定壓-定熵相互轉(zhuǎn)換的多變過程,突出中期為定溫過程,突出后期為定溫-定壓相互轉(zhuǎn)換多變的過程;應(yīng)力升高區(qū)在突出前期為定溫-定壓相互轉(zhuǎn)換的多變過程,突出中期至后期主要表現(xiàn)為定溫過程;原巖應(yīng)力區(qū)在突出前期為定溫-定壓相互轉(zhuǎn)換的多變過程,突出中期至后期處于一個定溫-定壓-定熵相互轉(zhuǎn)換的多變過程。突出過程中煤體的彈性應(yīng)變能釋放主要來自于應(yīng)力集中區(qū)和應(yīng)力升高區(qū),煤體內(nèi)各區(qū)域的彈性應(yīng)變能的釋放都會經(jīng)歷一個下降隨... 

【文章來源】：煤炭學(xué)報. 2020,45(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

多場耦合煤礦災(zāi)害物理模擬試驗系統(tǒng)

謝和平等[18]認(rèn)為深部煤礦工作面前方煤體應(yīng)力狀態(tài)起始于準(zhǔn)靜水壓力狀態(tài),隨著工作面的推進(jìn),垂直應(yīng)力由三向等壓狀態(tài)升高至峰值應(yīng)力,而后進(jìn)入卸壓狀態(tài)�；诖�,考慮最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之比為0.6,地應(yīng)力相似比為12.0,瓦斯壓力相似比為1.0[19-21]。試驗過程中的應(yīng)力加載方式如圖2所示,其中各方向應(yīng)力值見表1。表1 地應(yīng)力加載方案Table 1 Geo-stress loading scheme MPa 瓦斯壓力 垂直應(yīng)力 水平應(yīng)力一 水平應(yīng)力二 σ11 σ12 σ13 σ14 σ2 σ31 σ32 σ33 σ34 2.0 2.0 3.0 4.0 1.0 2.0 1.2 1.8 2.4 0.6

圖3為突出過程中煤體內(nèi)不同區(qū)域的溫度變化情況。其中D1～D4依次表示卸壓區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)、過渡區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)。由圖3可知,突出過程中煤體溫度持續(xù)降低,其中卸壓區(qū)的溫度降低最快,其次為應(yīng)力集中區(qū)和應(yīng)力升高區(qū),而原巖應(yīng)力區(qū)的溫度下降速度最慢。同時,就溫度下降量而言,在突出持續(xù)至前10 s內(nèi),也表現(xiàn)為越靠近工作面附近的煤體溫度下降量越高。在突出持續(xù)至4 s時,溫度下降速率變緩。另外,由于靠近工作面區(qū)域的動力現(xiàn)象更加明顯,溫度下降速度快,導(dǎo)致煤體同一區(qū)域不同測點的溫度下降量差異性偏小。而在遠(yuǎn)離工作面的應(yīng)力升高區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū),同一區(qū)域的不同測點的溫度仍然存在一定的差異性。突出過程中煤體內(nèi)不同區(qū)域的溫度變化過程存在的差異性是瓦斯膨脹、氣體解吸和煤體彈性能釋放綜合作用的結(jié)果。2.1.2 瓦斯壓力的演化特征

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]含瓦斯煤成型條件優(yōu)化及煤層氣開采物理模擬試驗研究[D]. 蘇小鵬.重慶大學(xué) 2014



本文編號：3015226