煤彈性是反映煤的物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)的重要力學(xué)參數(shù)之一,利用超聲波測(cè)試技術(shù)獲取煤樣的超聲彈性參數(shù)來(lái)了解煤的物理力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征,具有方向感好、指向性強(qiáng)和穿透能力突出的優(yōu)點(diǎn);同時(shí),在鉆孔和測(cè)井等的約束下,運(yùn)用原位震波測(cè)試獲取煤層的地震彈性特征以反映其物性等,對(duì)于煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)和煤層氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)具有重要的理論和工程指導(dǎo)意義。目前,室內(nèi)煤巖超聲實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)單相固體煤巖展開(kāi)。故本文開(kāi)展了含瓦斯煤氣固耦合兩相介質(zhì)的超聲彈性特征的相關(guān)研究,并在煤樣采集地點(diǎn)所在突出煤層巷道開(kāi)展了突出煤體原位震波對(duì)比試驗(yàn),具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。本文以理論分析、巖石物理實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為研究方法,獲取了含瓦斯煤樣的超聲彈性參數(shù)和突出煤體原位震波彈性參數(shù),其主要研究成果如下:(1)確定了陽(yáng)煤礦區(qū)新景礦8#、9#、15#三種煤樣的達(dá)到氣體吸附平衡狀態(tài)的時(shí)間。通過(guò)開(kāi)展8#、9#、15#三種煤樣在1MPa瓦斯壓力情況下不同吸附時(shí)長(zhǎng)對(duì)煤樣彈性參數(shù)的影響研究,最終確定8#、9#、15#三種煤樣達(dá)到吸附平衡狀態(tài)的時(shí)間均為16h。(2)揭示了8#、9#、15#三種煤樣超聲彈性特征及波速各向異性在不同瓦斯壓力條件下的變化規(guī)律。隨著瓦斯壓力的升高,三種煤樣的縱橫波速度都呈現(xiàn)出先上升再下降的趨勢(shì),而速度比與泊松比卻呈現(xiàn)出先下降再上升的趨勢(shì),區(qū)別在于8#煤四種彈性參數(shù)變化趨勢(shì)的壓力轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在0.6Mpa,而9#、15#兩種煤樣出現(xiàn)在0.2MPa;同時(shí)四種彈性參數(shù)在走向、傾向和垂向之間依次降低,表現(xiàn)出強(qiáng)各向異性特征,而瓦斯的存在削弱了這種強(qiáng)各向異性趨勢(shì),其中縱波各向異性大小和下降幅度均要大于橫波,表明縱波波速各向異性對(duì)瓦斯壓力的變化反應(yīng)更為敏感。(3)揭示了煤樣采集地點(diǎn)所在巷道煤體的震波彈性特征、瓦斯解析指標(biāo)K1值和堅(jiān)固性系數(shù)之間的相關(guān)規(guī)律。隨著解吸指標(biāo)K1值的升高,縱橫波速度呈下降的趨勢(shì)。各煤層巷道煤體堅(jiān)固性系數(shù)f與煤體縱橫波速度之間有良好的正相關(guān)性,而煤體堅(jiān)固性系數(shù)f與縱橫波速度比之間顯示出具有良好的負(fù)相關(guān)性。突出煤體原位測(cè)試的震波特征變化規(guī)律和含瓦斯煤樣的超聲彈性特征變化規(guī)律整體趨勢(shì)上具有一致性,并且原位震波測(cè)試中煤體堅(jiān)固性系數(shù)f、瓦斯?jié)舛�、縱橫波波速三者的變化規(guī)律可以為含瓦斯煤超聲彈性特征變化規(guī)律機(jī)理層面的探討和解釋提供一些指導(dǎo),也是就瓦斯的存在,導(dǎo)致煤體強(qiáng)度降低,這種作用最終也導(dǎo)致了煤體縱橫波等彈性參數(shù)的下降。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TQ531.4
【部分圖文】：

Gas-Bearing Coal為了研究含瓦斯煤體的超聲彈性特征，首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作，包括煤樣的采集和制備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試等，最后確定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.1 煤 樣 采 集 及 樣 品 制 備 （ Coal Sample Collection and SamplePreparation）本論文的樣品收集于中國(guó)陽(yáng)泉礦區(qū)新景礦的掘進(jìn)工作面（圖 3-1）。陽(yáng)泉礦區(qū)是我國(guó)重要的無(wú)煙煤基地之一，也在進(jìn)行煤層氣資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)。該地區(qū)年瓦斯涌出量約占全國(guó)瓦斯涌出總量的六分之一，其煤層多為突出煤層。本文所用煤樣均取自新出露的掘進(jìn)工作面直徑大于 300 mm 的 8#、9#、15#煤樣，在井下用紙和黑色塑料袋包裹和密封，然后運(yùn)送到地面。根據(jù)煤巖實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[73]，將煤塊加工成 50*50*50 mm3的方形煤樣。然后用砂紙打磨和平整每個(gè)表面，以盡可能避免二次損壞，直到滿足樣品要求。接下來(lái)，對(duì)樣品進(jìn)行研磨，直到兩端表面的不平行度小于 0.05 mm。最后，加工成 9 塊標(biāo)準(zhǔn)煤試樣，如圖 3-2 所示。

14圖 3-2 煤樣采集及制備Figure 3-2 Schematic diagram of coal samples acquisition.行煤層層理的兩個(gè)方向，即沿煤層走向 x、傾向 y，z 量煤樣的尺寸，用排水法測(cè)量煤樣視密度[74]，并且附常數(shù) a、b 值[75]，煤樣基本參數(shù)見(jiàn)表 3-1。

圖 3-3 三種煤樣氣體吸附量和等梯度加壓圖示aphic charts of gas adsorption volume and equal gradient pressure for th性特征定性表征（Qualitative characterization ics）一種非均勻的各向異性沉積礦物，其內(nèi)部空間組構(gòu)多夾雜著結(jié)核。煤體顆粒內(nèi)部裂隙、孔洞等的密度與裂隙、孔洞外的為了更好的定性、定量解釋煤樣本身的結(jié)構(gòu)非均勻性和各向的三維 X 射線掃描成像。具體實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)現(xiàn)代分Versa 型號(hào)的高分辨三維 X 射線顯微成像系統(tǒng)(3D－XRM)上素，目前僅對(duì)試驗(yàn)樣品為#8-1 煤樣進(jìn)行了測(cè)試�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如 3-3。表 3-3 CT 掃描參數(shù)Table 3-3 CT scanning test parameters壓/kv 電流/uA 圖像大小 曝光時(shí)間/s 像素大小 試樣80 87 1004*1024 6 50.17 50
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐中信,張中杰;各向異性介質(zhì)中利用彈性參數(shù)進(jìn)行巖性勘探的設(shè)想[J];石油物探;1988年02期

2 樓一珊,莊錦江,黃榮樽;巖石動(dòng)、靜彈性參數(shù)相關(guān)性的研究及其應(yīng)用[J];江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

3 鄭璐石 ,高效偉 ,張德澂;同時(shí)反算彈性參數(shù)的逆算法[J];寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年02期

4 常保平;計(jì)伊周;肖燦章;王敏中;;用振動(dòng)梁方法測(cè)量粘彈性材料的復(fù)模量和粘彈性參數(shù)[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);1989年04期

5 W. Debski;從反射波振幅求取彈性參數(shù)的信息[J];石油物探譯叢;1996年05期

6 馬源;曾攀;趙加清;陸紅亞;;基于變形及固有頻率測(cè)量的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片等效彈性參數(shù)反求方法[J];工程力學(xué);2014年07期

7 丁國(guó)洪;;加筋土等效彈性參數(shù)的計(jì)算分析[J];城市道橋與防洪;2010年05期

8 黃光明;李云;朱國(guó)金;;碾壓混凝土壩層面影響帶粘彈性參數(shù)的確定[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年03期

9 陳建穩(wěn);陳務(wù)軍;王明洋;周涵;趙兵;姚波;高成軍;;織物膜材彈性參數(shù)在應(yīng)力空間上響應(yīng)特征及非線性本構(gòu)分析[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年05期

10 陳建穩(wěn);周涵;陳務(wù)軍;趙兵;王明洋;;飛艇用層壓織物膜材料在雙向應(yīng)力作用下的彈性參數(shù)分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2017年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 孫鵬遠(yuǎn);多屬性AVO分析及彈性參數(shù)反演方法研究[D];吉林大學(xué);2004年

2 李勇;儲(chǔ)層圖形（像）融合與富氣非線性檢測(cè)方法研究[D];成都理工大學(xué);2007年

3 劉旭;多相介質(zhì)彈性參數(shù)的研究及波速計(jì)算[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2002年

4 周楓;沁水盆地煤層氣儲(chǔ)層巖石物理及物理模擬研究[D];南京大學(xué);2014年

5 邵才瑞;基于巖石物理的多元信息融合方法研究與應(yīng)用[D];中國(guó)石油大學(xué);2008年

6 劉洋廷;AVO理論在海底彈性參數(shù)反演中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

7 張鐵強(qiáng);地震屬性及其對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的應(yīng)用[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2010年

8 劉運(yùn)思;橫觀各向同性巖體巴西劈裂試驗(yàn)理論及工程應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2013年

9 丁一群;彈性波的雙負(fù)超常材料[D];武漢大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郝家林;突出煤體超聲彈性特征實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

2 冉然;疊前縱橫波聯(lián)合反演彈性參數(shù)[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2017年

3 孟一猛;基于番茄粘彈性參數(shù)的機(jī)器人不同抓取控制方式分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

4 高翠萍;阻尼材料彈性參數(shù)測(cè)量方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

5 李書(shū)偉;基于壓力舒適性的椅面材料彈性參數(shù)決定反問(wèn)題[D];浙江理工大學(xué);2016年

6 桂順明;阻尼材料彈性參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

7 涂丹丹;非原位樣品組分彈性參數(shù)估計(jì)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

8 陳建立;地基土動(dòng)彈性參數(shù)的原位測(cè)試研究[D];煙臺(tái)大學(xué);2009年

9 潘文勇;非線性疊前彈性參數(shù)AVO反演研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

10 李科冉（KerainLee）;組分彈性參數(shù)在海洋水合物勘探方面的應(yīng)用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2014年

本文編號(hào)：2837536