重复载荷作用下原煤变形特性及渗流规律研究
发布时间：2022-01-06 23:04
煤矿开采过程中,地下煤层常常受到采掘活动造成的重复扰动。这种周期性载荷不断使煤体发生变形、损伤,改变煤层中瓦斯赋存状态和流动规律,进而诱发冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害。循环载荷不仅是工程实践中一种常见的扰动形式,也是室内试验研究中一种重要的加卸载方式。本文以重复扰动影响下含瓦斯原煤的力学特性与渗流规律为研究对象,借鉴三种典型开采方式下回采工作面前方支承压力分布特征,设计了更贴近现场实际的轴压-围压异步循环加卸载应力路径,模拟分析了不同开采方式、煤层埋深、工作面推进速度和层理方向对煤体变形和瓦斯运移规律的影响。通过正交试验设计,采用极差分析法,还对上述影响因素的主次进行了探讨。主要研究成果如下:（1）轴压-围压异步循环过程中煤样变形和渗流特性与常规单向循环有明显差异,并表现出显著的围压效应:轴压-围压异步循环载荷作用下试样变形本质上受拉压交变载荷控制;渗透率随应变变化曲线与轴向应力曲线不再呈“X”型相交,试件中孔裂隙发育状态是影响其变化的重要因素。（2）考虑轴压和围压对试件输入能量过程的异步性,修正了三轴变载作用下能量计算公式。发现加载段的能量累积大致可分为初始阶段、等速阶段和减速阶...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原煤试样
图 2.3 不同开采方式下工作面前方煤岩应力环境tress states of coal in the front of the working face under different min以该应力路径为参考，对含瓦斯煤进行 SCII 阶段的应力该批试件在不同围压下的抗压强度值（如图 2.4 和表 2.1 压为 0.80，循环终点为 0.40，模拟“无煤柱开采（SCN 30、“放顶煤开采（SCT）”为 2.50、“保护层开采（S静水压力值）。同时考虑不同初始静水压力值（模拟不同煤 MPa、不同围压加卸载速率（模拟不同回采速度，无特载速率均指围压）0.02、0.05、0.1、0.2 MPa·s-1，选取平基本方案进行试验。80100120MPa0 MPa5 MPa10 MPa15 MPa
不同循环参数对含瓦斯煤变形及渗流影资源的日益枯竭，煤矿开采深度逐年增加，部分煤高地温、高渗透压的“三高”现象明显增强，极易等动力灾害，高地应力下围岩流变也使得巷道支护的“围压”效应受到越来越多的重视。如图 3.1 所是决定其原岩应力水平的最根本原因。埋深越深，应力集中值越大，从而对煤体变形损伤和瓦斯运移作面的推进速度也会影响煤层应力重分布进程，而其物理力学性质产生影响。本章基于前文的研究思压力值、不同加卸载速率对含瓦斯煤变形及渗透特与轴压（渗流）方向关系，对比了平行层理和垂直
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy dissipation rate: An indicator of coal deformation and failure under static and dynamic compressive loads[J]. Feng Junjun,Wang Enyuan,Chen Xia,Ding Houcheng. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(03)
[2]分级加-卸载条件下原煤的渗透及能耗特征研究[J]. 段敏克,蒋长宝,俞欢,陆天宇,钮彬炜,孙东玲. 岩土力学. 2018(04)
[3]循环加、卸载速率对砂岩变形和渗透特性的影响[J]. 赵宏刚,张东明,边光,李文璞. 工程科学学报. 2017(01)
[4]单轴分级循环加载条件下砂岩疲劳变形特性与损伤模型研究[J]. 李西蒙,刘长友,Syd SPENG,鲁岩. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[5]加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律[J]. 赵宏刚,张东明,刘超,邓博知,边光,李文璞. 工程科学学报. 2016(12)
[6]循环加卸载下柱状节理材料渗透率和孔隙度演化规律研究[J]. 巢志明,王环玲,徐卫亚,吉华,赵恺. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[7]大理岩单轴循环加卸载破坏声发射先兆信息研究[J]. 付斌,周宗红,王海泉,王友新. 煤炭学报. 2016(08)
[8]循环荷载条件下原煤力学性质及损伤演化规律[J]. 邹俊鹏,陈卫忠,杨典森,袁敬强,谭贤君. 煤炭学报. 2016(07)
[9]循环载荷作用下煤样能量转化规律和声发射变化特征[J]. 肖福坤,刘刚,申志亮,张峰瑞,王一斐. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[10]循环加卸载过程中砂岩能量耗散演化规律[J]. 邓华锋,胡玉,李建林,王哲,张小景,胡安龙. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
本文编号：3573327
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原煤试样
图 2.3 不同开采方式下工作面前方煤岩应力环境tress states of coal in the front of the working face under different min以该应力路径为参考，对含瓦斯煤进行 SCII 阶段的应力该批试件在不同围压下的抗压强度值（如图 2.4 和表 2.1 压为 0.80，循环终点为 0.40，模拟“无煤柱开采（SCN 30、“放顶煤开采（SCT）”为 2.50、“保护层开采（S静水压力值）。同时考虑不同初始静水压力值（模拟不同煤 MPa、不同围压加卸载速率（模拟不同回采速度，无特载速率均指围压）0.02、0.05、0.1、0.2 MPa·s-1，选取平基本方案进行试验。80100120MPa0 MPa5 MPa10 MPa15 MPa
不同循环参数对含瓦斯煤变形及渗流影资源的日益枯竭，煤矿开采深度逐年增加，部分煤高地温、高渗透压的“三高”现象明显增强，极易等动力灾害，高地应力下围岩流变也使得巷道支护的“围压”效应受到越来越多的重视。如图 3.1 所是决定其原岩应力水平的最根本原因。埋深越深，应力集中值越大，从而对煤体变形损伤和瓦斯运移作面的推进速度也会影响煤层应力重分布进程，而其物理力学性质产生影响。本章基于前文的研究思压力值、不同加卸载速率对含瓦斯煤变形及渗透特与轴压（渗流）方向关系，对比了平行层理和垂直
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy dissipation rate: An indicator of coal deformation and failure under static and dynamic compressive loads[J]. Feng Junjun,Wang Enyuan,Chen Xia,Ding Houcheng. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(03)
[2]分级加-卸载条件下原煤的渗透及能耗特征研究[J]. 段敏克,蒋长宝,俞欢,陆天宇,钮彬炜,孙东玲. 岩土力学. 2018(04)
[3]循环加、卸载速率对砂岩变形和渗透特性的影响[J]. 赵宏刚,张东明,边光,李文璞. 工程科学学报. 2017(01)
[4]单轴分级循环加载条件下砂岩疲劳变形特性与损伤模型研究[J]. 李西蒙,刘长友,Syd SPENG,鲁岩. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[5]加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律[J]. 赵宏刚,张东明,刘超,邓博知,边光,李文璞. 工程科学学报. 2016(12)
[6]循环加卸载下柱状节理材料渗透率和孔隙度演化规律研究[J]. 巢志明,王环玲,徐卫亚,吉华,赵恺. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[7]大理岩单轴循环加卸载破坏声发射先兆信息研究[J]. 付斌,周宗红,王海泉,王友新. 煤炭学报. 2016(08)
[8]循环荷载条件下原煤力学性质及损伤演化规律[J]. 邹俊鹏,陈卫忠,杨典森,袁敬强,谭贤君. 煤炭学报. 2016(07)
[9]循环载荷作用下煤样能量转化规律和声发射变化特征[J]. 肖福坤,刘刚,申志亮,张峰瑞,王一斐. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
[10]循环加卸载过程中砂岩能量耗散演化规律[J]. 邓华锋,胡玉,李建林,王哲,张小景,胡安龙. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
本文编号：3573327
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