含瓦斯煤的爆碎性测试实验及表征指标研究
发布时间：2021-02-04 07:07
突出过程中往往产生大量碎煤,其中包括许多手捻无粒感的粉煤,而冲击地压不具备该现象,这说明在突出过程中,瓦斯对煤的破碎有重要影响作用。为了验证含瓦斯煤在外部压力突然卸载时能否发生爆碎现象,自主研发含瓦斯煤的爆碎性测试装置,并利用该装置进行了多种煤样在不同瓦斯压力条件下的爆碎实验,得到了各实验所得碎煤的粒径分布特征、含瓦斯煤的易爆碎性表征指标、爆碎原因及发生条件,并进一步分析了易爆碎指标与突出影响因素以及突出危险性之间的关系。含瓦斯煤的爆碎性测试装置为一水平压力容器,开口采用爆破片进行密封,可实现抽气、充气和瞬间卸压的目的。通过观察煤样在不同瓦斯压力条件下的爆碎情况发现,仅在瓦斯压力作用下且瓦斯压力足够高时,大多数含瓦斯煤都会发生爆碎现象;同一煤样瓦斯压力越高,爆碎现象越剧烈;不同煤样在相同瓦斯压力下,爆碎剧烈程度不同,且各煤样基本都存在一个最小爆碎瓦斯压力pmin。收集各实验所得碎煤进行筛分和统计分析,结果表明各实验碎煤均很好地服从威布尔分布,因此可用该分布函数中的形状参数k和特征粒径de来表征特定瓦斯压力条件下煤的爆碎程度,进一步选用煤的pmin值和特定瓦斯压力下的de值作为含瓦斯煤的...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
012年至2019年1月份期间各煤矿事故发生次数和死亡人数所占比重近年来，煤与瓦斯突出事故虽逐年减少，但煤矿中的地应力和瓦斯压力随着采掘深
者在突出机理研究方面已经做了大量实验，但在瓦斯对煤的行研究。为此，自主研发一套含瓦斯煤的爆碎性测试装置，体突然卸压后的破坏情况。煤突然卸载的实验原理多孔介质，瓦斯在其体内的赋存形式有吸附和游离两种状态多达 85%～95%，但只有煤体中的吸附平衡被打破，瓦斯由可能成为突出的主要能量来源。此时，若煤体周围的瓦斯压的初始破坏。该破坏会产生大量孔裂隙，不断解吸并流入的为后续的煤体破坏提供了源源不断的动力。因此，煤中游离斯短时间内大量解吸是突出发生的必要条件。胡千庭和金洪伟[4, 20]等人设计了专门的实验装置来研究含瓦征，实验原理主要是选取一整块原煤样放入封闭容器内，并保持一段时间，等煤块内部吸附平衡后，再突然打开容器口气压 p0，以观察煤块的破坏情况，如图 2.1 所示。
（a）高压容器平面图 （b）装置实物图图 2.2 实验装置主体部分平面图与整体实物图选取坚固性系数小于 0.3 的块状原煤进行了两次实验，其瓦斯压力分别为 1. 2.2MPa。其中前者煤样含有较多原生裂纹，后者煤样完整性较好。突然卸载后，表面均有碎粒迸出，但前者整体断裂，后者在整体上仍保持完整。通过以上实验发现含瓦斯煤在突然暴露时的确能发生破碎，但尽管实验所选煤度较小，裂隙发育良好，瓦斯压力也较大，实验时却没有出现剧烈的破碎现象，坏程度远不及现场突出。其原因可能主要是该实验装置的开口太小，无法实现容斯压力突然释放的目的。 实验装置的研制思路及工作原理为了能在实验室验证含高压瓦斯煤块在突然暴露时能发生爆炸性的破碎，自主一个新的实验装置，该装置比上节所提到的装置具有更大的开口，打开速度也更实验装置的基本研制思路如下：（1）实验装置安全可靠，承压范围在 0～5.0MPa，可进行多次重复实验；
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤与瓦斯突出过程中地应力、瓦斯压力作用机理探讨[J]. 朱立凯,杨天鸿,徐涛,赵国会,谢正红. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[2]考虑动静载加载的含瓦斯煤突出试验系统与应用[J]. 李文睿,王登科,付启超,秦恒洁,于充,姚邦华. 重庆大学学报. 2018(08)
[3]大型真三维煤与瓦斯突出定量物理模拟试验系统研发[J]. 李术才,李清川,王汉鹏,袁亮,张玉强,薛俊华,张冰,王静. 煤炭学报. 2018(S1)
[4]煤层瓦斯压力和含量测定误差分析[J]. 王小聪. 内蒙古煤炭经济. 2017(15)
[5]基于综合作用假说煤与瓦斯突出强度影响因素试验[J]. 彭守建,宋肖徵,许江,周勇,吴斌,张超林,耿加波. 煤炭科学技术. 2016(12)
[6]冲击载荷作用下弹、塑性组合煤体动态损伤特性研究[J]. 李峰,张亚光,方书昊,张良,刘建荣. 采矿与安全工程学报. 2016(06)
[7]煤与瓦斯突出危险性综合判识方法研究[J]. 杨守国,李正禄,金洪伟. 中州煤炭. 2016(09)
[8]近年我国煤矿瓦斯事故基本特征及规律分析[J]. 李皓伟. 煤. 2016(09)
[9]深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理研究[J]. 张广辉,欧阳振华,李宏艳,邓志刚,赵善坤. 煤矿安全. 2016(06)
[10]基于Weibull模型的细粒尾矿粒径分布[J]. 巫尚蔚,杨春和,张超,冒海军,杜艳强,张修照. 重庆大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]煤粉化驱动瓦斯放散机理及突出预测方法研究[D]. 陈立.北京科技大学 2018
[2]煤与瓦斯突出过程中高压粉煤—瓦斯两相流形成机制及致灾特征研究[D]. 金侃.中国矿业大学 2017
[3]突出煤粉孔隙损伤演化机制及其对瓦斯吸附解吸动力学特性的影响[D]. 姜海纳.中国矿业大学 2015
[4]煤与瓦斯突出层裂发展机制研究[D]. 郭品坤.中国矿业大学 2014
[5]突出瓦斯—粉煤流冲击动力效应的理论和实验研究[D]. 胡维嘉.中国矿业大学（北京） 2013
本文编号：3017934
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
012年至2019年1月份期间各煤矿事故发生次数和死亡人数所占比重近年来，煤与瓦斯突出事故虽逐年减少，但煤矿中的地应力和瓦斯压力随着采掘深
者在突出机理研究方面已经做了大量实验，但在瓦斯对煤的行研究。为此，自主研发一套含瓦斯煤的爆碎性测试装置，体突然卸压后的破坏情况。煤突然卸载的实验原理多孔介质，瓦斯在其体内的赋存形式有吸附和游离两种状态多达 85%～95%，但只有煤体中的吸附平衡被打破，瓦斯由可能成为突出的主要能量来源。此时，若煤体周围的瓦斯压的初始破坏。该破坏会产生大量孔裂隙，不断解吸并流入的为后续的煤体破坏提供了源源不断的动力。因此，煤中游离斯短时间内大量解吸是突出发生的必要条件。胡千庭和金洪伟[4, 20]等人设计了专门的实验装置来研究含瓦征，实验原理主要是选取一整块原煤样放入封闭容器内，并保持一段时间，等煤块内部吸附平衡后，再突然打开容器口气压 p0，以观察煤块的破坏情况，如图 2.1 所示。
（a）高压容器平面图 （b）装置实物图图 2.2 实验装置主体部分平面图与整体实物图选取坚固性系数小于 0.3 的块状原煤进行了两次实验，其瓦斯压力分别为 1. 2.2MPa。其中前者煤样含有较多原生裂纹，后者煤样完整性较好。突然卸载后，表面均有碎粒迸出，但前者整体断裂，后者在整体上仍保持完整。通过以上实验发现含瓦斯煤在突然暴露时的确能发生破碎，但尽管实验所选煤度较小，裂隙发育良好，瓦斯压力也较大，实验时却没有出现剧烈的破碎现象，坏程度远不及现场突出。其原因可能主要是该实验装置的开口太小，无法实现容斯压力突然释放的目的。 实验装置的研制思路及工作原理为了能在实验室验证含高压瓦斯煤块在突然暴露时能发生爆炸性的破碎，自主一个新的实验装置，该装置比上节所提到的装置具有更大的开口，打开速度也更实验装置的基本研制思路如下：（1）实验装置安全可靠，承压范围在 0～5.0MPa，可进行多次重复实验；
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤与瓦斯突出过程中地应力、瓦斯压力作用机理探讨[J]. 朱立凯,杨天鸿,徐涛,赵国会,谢正红. 采矿与安全工程学报. 2018(05)
[2]考虑动静载加载的含瓦斯煤突出试验系统与应用[J]. 李文睿,王登科,付启超,秦恒洁,于充,姚邦华. 重庆大学学报. 2018(08)
[3]大型真三维煤与瓦斯突出定量物理模拟试验系统研发[J]. 李术才,李清川,王汉鹏,袁亮,张玉强,薛俊华,张冰,王静. 煤炭学报. 2018(S1)
[4]煤层瓦斯压力和含量测定误差分析[J]. 王小聪. 内蒙古煤炭经济. 2017(15)
[5]基于综合作用假说煤与瓦斯突出强度影响因素试验[J]. 彭守建,宋肖徵,许江,周勇,吴斌,张超林,耿加波. 煤炭科学技术. 2016(12)
[6]冲击载荷作用下弹、塑性组合煤体动态损伤特性研究[J]. 李峰,张亚光,方书昊,张良,刘建荣. 采矿与安全工程学报. 2016(06)
[7]煤与瓦斯突出危险性综合判识方法研究[J]. 杨守国,李正禄,金洪伟. 中州煤炭. 2016(09)
[8]近年我国煤矿瓦斯事故基本特征及规律分析[J]. 李皓伟. 煤. 2016(09)
[9]深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理研究[J]. 张广辉,欧阳振华,李宏艳,邓志刚,赵善坤. 煤矿安全. 2016(06)
[10]基于Weibull模型的细粒尾矿粒径分布[J]. 巫尚蔚,杨春和,张超,冒海军,杜艳强,张修照. 重庆大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]煤粉化驱动瓦斯放散机理及突出预测方法研究[D]. 陈立.北京科技大学 2018
[2]煤与瓦斯突出过程中高压粉煤—瓦斯两相流形成机制及致灾特征研究[D]. 金侃.中国矿业大学 2017
[3]突出煤粉孔隙损伤演化机制及其对瓦斯吸附解吸动力学特性的影响[D]. 姜海纳.中国矿业大学 2015
[4]煤与瓦斯突出层裂发展机制研究[D]. 郭品坤.中国矿业大学 2014
[5]突出瓦斯—粉煤流冲击动力效应的理论和实验研究[D]. 胡维嘉.中国矿业大学（北京） 2013
本文编号：3017934
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