脈沖氣壓疲勞對原煤力學(xué)特性及滲透率的影響
本文關(guān)鍵詞: 脈沖氣壓 疲勞 原煤 力學(xué)特性 滲透率 出處:《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》2017年02期 論文類型:期刊論文
【摘要】:利用自行組裝的高壓氣體增壓系統(tǒng)開展了原煤煤樣的脈沖氣壓疲勞試驗,分析了脈沖次數(shù)對原煤煤樣變形及滲透性的影響,并對疲勞試驗前后煤樣的單軸力學(xué)特性進(jìn)行了對比.結(jié)果表明:煤樣的應(yīng)變表現(xiàn)出周期性變化,且在一個脈沖氣壓循環(huán)內(nèi),煤樣體積應(yīng)變表現(xiàn)為膨脹-收縮.隨著疲勞次數(shù)增加,殘余應(yīng)變逐漸累積,原煤煤樣的軸向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變和體積應(yīng)變均朝膨脹方向增長;在初始疲勞階段,應(yīng)變變化較大,當(dāng)疲勞次數(shù)超過一定范圍后,原煤煤樣的應(yīng)變基本趨于平衡.原煤煤樣的滲透率隨脈沖次數(shù)的變化與應(yīng)變類似,開始階段滲透率隨著疲勞次數(shù)增加急劇提高,當(dāng)超過疲勞閾值后,疲勞對煤樣滲透率影響較小,其疲勞閾值為50~100.疲勞后原煤煤樣的單軸力學(xué)性質(zhì)與沒有開展氣體疲勞試驗的煤樣相比,抗壓強度、彈性模量顯著降低,分別僅為未疲勞煤樣的16%和8%,峰值應(yīng)變則增加了117%,且疲勞后原煤煤樣表現(xiàn)出高度體破裂.試驗表明在脈沖氣壓疲勞作用下,煤樣內(nèi)部產(chǎn)生了大量的微裂隙,改善了煤樣的滲透率,有利于瓦斯的流動和抽采.
[Abstract]:The pulse pressure fatigue test of raw coal sample was carried out by using the self-assembled high pressure gas pressurization system. The influence of pulse number on the deformation and permeability of raw coal sample was analyzed. The uniaxial mechanical properties of coal samples before and after fatigue test are compared. The results show that the strain of coal samples varies periodically and in a pulse pressure cycle. With the increase of fatigue times, the residual strain gradually accumulates, the axial strain, the circumferential strain and the volume strain of the coal sample increase towards the expansion direction, and at the initial fatigue stage, the strain changes greatly. When the fatigue times exceed a certain range, the strain of raw coal samples tends to balance basically. The permeability of raw coal samples varies with the number of pulses similar to the strain, and at the beginning, the permeability increases sharply with the increase of fatigue times. When the fatigue threshold is exceeded, fatigue has little effect on the permeability of coal samples, and its fatigue threshold is 50 ~ 100. The uniaxial mechanical properties of raw coal samples after fatigue are significantly lower than those of coal samples without gas fatigue test, and the compressive strength and elastic modulus of the samples are significantly lower than those of coal samples without gas fatigue test. It is only 16% and 8 of non-fatigue coal samples, respectively, and the peak strain increases by 1177.In addition, the samples of raw coal show high body rupture after fatigue. Experiments show that a large number of micro-cracks occur in the coal samples under the action of pulse pressure fatigue. The permeability of coal sample is improved, which is beneficial to gas flow and drainage.
【作者單位】: 中國礦業(yè)大學(xué)深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗室;
【基金】:國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0600705) 國家自然科學(xué)基金項目(51404250,51574219) 四川省科技支撐計劃項目(2012FZ0124)
【分類號】:TQ531.4;TD712
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,本文編號:1527130
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