本文關(guān)鍵詞：含水率影響成型煤樣力學性質(zhì)實驗研究

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【摘要】：本文以鄭煤集團白坪礦11211工作面“三軟”煤層原煤制備的不同含水率成型煤樣為研究對象,運用理論分析、實驗研究及現(xiàn)場實驗相結(jié)合的方法,研究了不同含水率成型煤樣全應力 應變的規(guī)律、含水率影響成型煤樣細觀結(jié)構(gòu)特征的規(guī)律,結(jié)合原煤及成型煤樣細觀結(jié)構(gòu)特征,分析試件在三向應力作用下試件內(nèi)部顆粒運移規(guī)律,最后通過現(xiàn)場實驗驗證煤層合理的注水率,有利于提高煤體粘聚力,減少煤壁片幫。本文所開展的研究內(nèi)容及得出的結(jié)論主要有下面幾個方面:(1)研制并加工了制備成型煤樣的模具,通過理論分析、實驗室實驗并結(jié)合前人制備成型煤樣的經(jīng)驗,分析總結(jié)出制備不同含水率成型煤樣的成型壓力、成型時間、脫模速度。(2)采用MTS815.2對制備的不同含水率的成型煤樣進行單三軸全應力 應變實驗,研究不同含水率成型煤樣從加載到破壞全過程應力 應變曲線變化規(guī)律,表明隨著含水率的增大,峰后曲線由塑性軟化逐漸向塑性強化轉(zhuǎn)變;充分考慮型煤水分及圍壓的影響,分析不同含水率條件下峰值強度與圍壓值,擬合出圍壓與峰值強度的線性關(guān)系,進而求出不同含水率型煤的內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力,擬合出含水率與內(nèi)摩擦角及內(nèi)聚力的關(guān)系曲線,結(jié)合接觸力學和液橋理論解釋合理水分增加粉煤顆粒黏聚力的原因。(3)對比研究原煤試樣及型煤試樣不同放大倍數(shù)的細觀結(jié)構(gòu),得出試件細觀結(jié)構(gòu)模型;結(jié)合MTS815.2數(shù)據(jù)采集規(guī)則,放大全應力 應變曲線,發(fā)現(xiàn)隨著曲線放大倍數(shù)的增加,曲線由平滑曲線逐漸向折現(xiàn)轉(zhuǎn)變;結(jié)合全應力 應變曲線及細觀結(jié)構(gòu)特征,并基于顆粒力學理論分析成型煤樣在受載過程中內(nèi)部細觀顆粒的運移轉(zhuǎn)動規(guī)律,進而解釋全應力應變曲線建立宏觀力學與細觀力學的關(guān)系。(4)在鄭煤集團白坪煤礦11211工作面進行上下順槽煤層深孔注水,現(xiàn)場研究表明內(nèi)聚力提高29.69%,內(nèi)摩擦角降低28.5%,煤壁片幫由工作面49.5%-69%范圍片幫減少到8%~31%范圍片幫,片幫深度由290mm~610mm減少到85mm~280mm。
【關(guān)鍵詞】：成型煤樣 含水率 粘聚力 內(nèi)摩擦角 片幫 細觀結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：華北科技學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD713
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 論文研究背景及意義18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述18-23
• 1.2.1 成型煤樣制備方法及影響因素研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 不同含水率煤樣宏觀力學特性研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 不同含水率煤樣微細觀力學特性研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3 論文研究目標、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵性問題23-24
• 1.3.1 研究目標23
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容23-24
• 1.3.3 關(guān)鍵問題及創(chuàng)新點24
• 1.4 論文研究方法、技術(shù)路線及方案24-26
• 2 不同含水率成型煤樣制備26-37
• 2.1 引言26-27
• 2.2 原煤試樣基礎(chǔ)參數(shù)27-30
• 2.2.1 原煤的工業(yè)成分分析27
• 2.2.2 水對煤的接觸角27-28
• 2.2.3 臨界孔隙尺度的確定28-29
• 2.2.4 煤的孔隙大小測定29-30
• 2.3 不同含水率成型煤樣制備30-36
• 2.3.1 粉煤成型壓力的確定30-31
• 2.3.2 實驗系統(tǒng)及儀器設(shè)備31-33
• 2.3.3 實驗方案33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 不同含水率成型煤樣宏觀力學實驗與分析37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗系統(tǒng)及實驗方案37-39
• 3.2.1 實驗系統(tǒng)37-38
• 3.2.2 實驗方案38-39
• 3.3 不同含水率成型煤樣全應力-應變實驗39-43
• 3.3.1 實驗結(jié)果分析41-42
• 3.3.2 不同圍壓條件下峰值應力變化關(guān)系42-43
• 3.4 含水成型煤樣強度特征43-48
• 3.4.1 不同含水率成型煤樣峰值應力與圍壓的擬合分析43-46
• 3.4.2 含水率對成型煤樣內(nèi)聚力及內(nèi)摩擦角的影響46-48
• 3.5 含水率 8%的峰值強度與變形指標關(guān)系48-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 4 不同含水率成型煤樣細觀力學實驗與分析52-65
• 4.1 引言52
• 4.2 實驗系統(tǒng)及實驗方案52-53
• 4.2.1 實驗系統(tǒng)52-53
• 4.2.2 實驗方案53
• 4.3 成型煤樣細觀結(jié)構(gòu)實驗結(jié)果與分析53-54
• 4.4 成型煤樣細觀結(jié)構(gòu)模型54-55
• 4.5 含水率對成型煤樣細觀力學的影響55-61
• 4.5.1 液橋-顆粒接觸模型55-58
• 4.5.2 粒徑、表面間距及嵌入角與液橋力的關(guān)系58-61
• 4.6 成型煤樣宏觀力學與細觀力學關(guān)系研究61-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 5 不同含水率煤體現(xiàn)場考察及驗證65-74
• 5.1 實驗礦井概況65
• 5.2 煤層注水方案設(shè)計與實施65-68
• 5.2.1 注水鉆孔布置方式65-66
• 5.2.2 鉆孔參數(shù)66
• 5.2.3 煤層注水66-68
• 5.3 煤層注水前后煤層內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的測定68-71
• 5.3.1 含水煤的抗剪強度68-69
• 5.3.2 含水煤體內(nèi)聚力及內(nèi)摩擦角測定方法69-71
• 5.4 煤層注水前后工作面防片幫效果考察71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 6 結(jié)論及展望74-77
• 6.1 主要結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-77
• 主要參考文獻77-80
• 作者簡歷80-82
• 學位論文數(shù)據(jù)集82

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本文編號：555738