本文關(guān)鍵詞：低透氣性煤層瓦斯?jié)B流特性及聲發(fā)射特征實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：瓦斯治理是防止煤礦重特大事故的重中之重,消除瓦斯危害對(duì)煤礦安全生產(chǎn)依然具有舉足輕重的意義。隨著平均開(kāi)采深度逐年加大,我國(guó)很多煤層呈現(xiàn)出高地應(yīng)力、低滲透性的特征,進(jìn)一步增加了礦井瓦斯治理的難度。本文以潞安集團(tuán)常村煤礦3號(hào)煤層為研究對(duì)象,開(kāi)展了低透氣性煤層瓦斯?jié)B流特性和聲發(fā)射特征實(shí)驗(yàn)研究。主要包括以下內(nèi)容:第一:開(kāi)展了煤體滲透性理論分析,討論了煤體滲透性的表征因素、特征、演化規(guī)律以及影響因素等;分析了煤巖體的聲發(fā)射產(chǎn)生機(jī)理和煤巖體的凱塞效應(yīng);探討了聲發(fā)射技術(shù)在煤體滲透性檢測(cè)方面的應(yīng)用。為滲透特性和聲發(fā)射特征實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。第二:對(duì)取自潞安集團(tuán)常村礦N3工作面的煤樣進(jìn)行制備(Φ50*100),并在有關(guān)力學(xué)參數(shù)基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用WYS-800微機(jī)控制電液伺服三軸瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)裝置分別進(jìn)行了三軸壓縮的“煤—?dú)狻瘪詈蠈?shí)驗(yàn)及三軸循環(huán)“加—卸”軸壓“煤—?dú)狻瘪詈蠈?shí)驗(yàn)。主要結(jié)論為:(1)煤樣在循環(huán)加卸載過(guò)程的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線(xiàn)會(huì)受到常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)相應(yīng)曲線(xiàn)的一定控制。煤樣的滲透率-應(yīng)變的變化趨勢(shì)同應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的相關(guān)性很好,但是滲透率-應(yīng)變曲線(xiàn)的滲透率最大值卻相對(duì)滯后于應(yīng)力達(dá)到峰值點(diǎn)。(2)煤樣的應(yīng)變-滲透率曲線(xiàn)具有比較顯著的分段特點(diǎn),在加載過(guò)程中,伴隨著軸向應(yīng)力的不斷增加,煤樣的滲透率會(huì)表現(xiàn)出穩(wěn)定-降低-突變?cè)龃?保持高位穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。(3)煤樣在峰前和峰后分別進(jìn)行一次加卸載試驗(yàn)時(shí),其應(yīng)力-應(yīng)變-滲透率關(guān)系曲線(xiàn)具有比較明顯的分段,具體可分為四個(gè)特征段。四階段相對(duì)應(yīng)的滲透率變化特征為滲透率穩(wěn)定減小——小幅增加——緩慢減小——快速增加。第三:對(duì)實(shí)驗(yàn)煤樣制備成四種規(guī)格(Φ50*70、Φ50*80、Φ50*90、Φ50*100),利用聲發(fā)射檢測(cè)儀對(duì)煤樣進(jìn)行單軸條件下的聲發(fā)射特征實(shí)驗(yàn)和三維定位實(shí)驗(yàn)。主要結(jié)論為:(1)煤樣應(yīng)力-時(shí)間-振鈴計(jì)數(shù)與振鈴累積的關(guān)系較好地體現(xiàn)了煤樣的變形破損。尺寸較小煤樣的聲發(fā)射模式為漸進(jìn)型;而尺寸較大煤樣的聲發(fā)射模式為突躍型。(2)聲發(fā)射能量的高低能夠較好地對(duì)應(yīng)聲發(fā)射振鈴數(shù)的改變。同直徑不同高徑比條件下,伴隨著高度的不斷增加,煤樣的抗壓強(qiáng)度增加,但其聲發(fā)射能量累計(jì)數(shù)卻減小。(3)煤樣的聲發(fā)射定位效果能夠用以判斷煤樣裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展的走勢(shì)及方向,并且較好地預(yù)測(cè)煤樣的破壞面。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD712

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本文編號(hào)：1259978