發(fā)布時間：2021-08-01 03:19

　　煤與瓦斯突出不僅嚴(yán)重地影響正常的采掘接替,而且還會造成重大的生命安全事故和巨大的物資財富損毀。在各種類型的煤與瓦斯突出中,石門揭煤的事故危害最為慘重。針對石門揭煤防突技術(shù)措施國內(nèi)外進(jìn)行了大量的工程實踐,這一系列措施對石門揭煤消除突出危險性起到了重要的作用,但還存在兩個問題:第一揭煤過程時間長;第二防治措施不到位而導(dǎo)致安全性不足。本文針對石門揭煤誘發(fā)煤與瓦斯突出三個主導(dǎo)因素（煤巖物理力學(xué)性能、瓦斯膨脹能和煤巖應(yīng)力狀態(tài)）的特征,提出凍結(jié)法石門揭煤的防突思想,基于理論分析、采取試驗測試和數(shù)值模擬并用的方法,開展冷凍條件下重塑煤體（型煤）對瓦斯吸附解吸試驗研究,揭示凍結(jié)條件下煤與瓦斯的動態(tài)響應(yīng)特征;開展凍結(jié)條件下含水重塑煤體力學(xué)性能測試研究,揭示重塑煤體的力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律;開展含水重塑煤體傳熱性能試驗測試和數(shù)值模擬研究,揭示冷凍過程重塑煤體快速降溫的時變特性。主要得出以下結(jié)論:（1）在程序控溫下,隨著煤芯溫度降低,密閉空間瓦斯壓力隨溫度的降低而減小;煤體冷凍降溫,游離的瓦斯被煤體大量吸附;（2）溫度和含水率對重塑煤樣的抗壓強度影響顯著,在凍結(jié)溫度下煤樣試件的抗壓強度和抗拉強度隨凍結(jié)溫度的降低都... 

【文章來源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

承壓裝置示意圖

本文主要研究煤體在低溫冷凍情況下的瓦斯影響響應(yīng)特性、物理力學(xué)特性及過程中煤巖體溫度的時變特性，其中主要包括：（1）冷凍過程煤-瓦斯影響響應(yīng)特征研究采用高低溫變頻試驗測試系統(tǒng)，通過對高低溫交變試驗箱進(jìn)行溫度的編程調(diào)進(jìn)而控制煤樣的溫度變化，實現(xiàn)含瓦斯煤的降溫吸附和升溫解吸，測試?yán)鋬霏h(huán)境斯的影響特性。（2）重塑煤體凍結(jié)下的強度測試研究① 不同凍結(jié)溫度（6 個試驗溫度，25℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃體抗壓、抗拉、抗剪強度測試；② 不同含水率（6 個含水率，0%、0.6%、4%、8%、12%、16%）煤體抗壓拉、抗剪強度測試；（3）鉆孔低溫液氮凍結(jié)煤體降溫規(guī)律測試研究① 將顆粒煤放置于承壓試驗裝置中（如圖 1-1），用 AW-5000 的微機(jī)控制電服壓力試驗機(jī)加壓加載（作用于承壓蓋子）至 3500KN，并穩(wěn)壓一段時間；

石門揭煤過程中發(fā)生的煤與瓦斯突出的突出強度大破壞力嚴(yán)重，而瓦斯壓力是煤與瓦斯突出與否的一個重要影響因素，大量的研究表明，溫度越高，瓦斯的解吸速度越快[112,41-48,112-118]。但在低溫條件下，煤對瓦斯吸附量增大，將極大降低游離瓦斯壓力[119-128]。為了考察含瓦斯煤樣在降溫-升溫過程中煤樣溫度和瓦斯壓力的變化規(guī)律，本章在冷凍環(huán)境中，采用程序控溫的方法，對密封煤樣罐內(nèi)含瓦斯煤降溫吸附與升溫解吸過程進(jìn)行試驗測試研究。2.1 試驗控制系統(tǒng)及試驗方法2.1.1 試驗裝置與試驗設(shè)置試驗裝置采用高低溫變頻試驗測試系統(tǒng)，如圖 2-1，含瓦斯煤冷凍變溫試驗中，通過對高低溫交變試驗箱進(jìn)行溫度的編程調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制煤樣的溫度變化，實現(xiàn)含瓦斯煤的降溫吸附和升溫解吸。通過多功能煤樣罐內(nèi)置的壓力傳感器及溫度傳感器，實現(xiàn)對煤樣罐中心溫度以及煤樣罐內(nèi)壓力的實時監(jiān)測，通過壓力的變化來反應(yīng)出煤體降溫條件下的吸附規(guī)律和升溫條件下的解吸規(guī)律。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]中俄原油管道多年凍土導(dǎo)熱系數(shù)測試方法及比較研究[D]. 申向梁.吉林大學(xué) 2015
[2]類土質(zhì)煤巖體力學(xué)特征及改良實驗研究[D]. 朱傳奇.安徽理工大學(xué) 2014
[3]南京地鐵典型土層凍土熱物理力學(xué)特性研究[D]. 孫谷雨.南京林業(yè)大學(xué) 2013
[4]低溫對煤吸附甲烷及煤體力學(xué)性能影響的實驗研究[D]. 劉輝.湖南科技大學(xué) 2010
[5]凍土導(dǎo)熱系數(shù)的儀器研制和穩(wěn)態(tài)法模擬試驗研究[D]. 尹飛.吉林大學(xué) 2008
[6]上海軟土二次凍融土工程性質(zhì)試驗研究[D]. 肖忠華.同濟(jì)大學(xué) 2007
[7]煤巷掘進(jìn)過程中煤與瓦斯突出機(jī)理的研究[D]. 蔡峰.安徽理工大學(xué) 2005



本文編號：3314735