不同加卸载条件下含瓦斯煤渗流特性及声发射特性的实验研究
发布时间：2022-01-23 18:27
由于原煤一直是我国能源构成中占比最大的一部分,造成当前我国煤矿开采已进入深部开采阶段,其开采环境表现出“地应力高、瓦斯压力高、瓦斯含量多、渗透性低”的特点,时刻诱发着矿井煤岩动力灾害的发生;同时瓦斯也是一种非常规天然气资源;因此,如何安全、高效、绿色地进行深部开采与瓦斯利用显得尤为重要。实际开采过程中含瓦斯煤受力主要表现为加载和卸载的复合作用。基于学者们的研究,本文以屯兰矿22301工作面2号煤为研究对象,利用自主研发的含瓦斯煤渗流实验系统,进行不同加卸载条件下的含瓦斯煤声发射实验,模拟实际开采的复杂情况,研究含瓦斯煤的渗流特性与声发射特性,为防治煤岩动力灾害与瓦斯抽采提供更科学的理论依据,具体研究内容如下:（1）常规三轴压缩:（1）、其偏应力-应变曲线可分为:压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段;（2）、其渗透率整体变化规律为:先不断持续减小→急剧增大→缓慢增大→稳定不变;（3）、由于Klinkenberg效应,随瓦斯压力的增大,其最大轴向应力减小,渗透率相应时段大致呈现先减小后增大的“U”型趋势,由于围压效应,随围压的增大,其最大偏应力变大、渗透率相应时段减小;（4）、其声发射特...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 含瓦斯煤力学特性研究现状
1.2.2 含瓦斯煤渗流特性研究现状
1.2.3 含瓦斯煤声发射特性的研究现状
1.3 研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.4 技术路线图
第二章 含瓦斯煤体孔隙-裂隙结构及渗透性的理论基础
2.1 含瓦斯煤体的孔隙-裂隙结构
2.1.1 孔隙结构
2.1.2 裂隙结构
2.2 含瓦斯煤体渗透性
2.2.1 含瓦斯煤体渗透率k
2.2.2 含瓦斯煤层透气性系数λ
2.2.3 含瓦斯煤体渗流基本方程
2.3 含瓦斯煤体渗透性的影响因素
2.4 本章小结
第三章 含瓦斯煤渗流实验系统
3.1 煤样的制取
3.1.1 屯兰矿22301工作面概况
3.1.2 煤样的采集与加工
3.2 含瓦斯煤渗流实验系统组成
2.2.1 WYS-800微机控制电液伺服三轴瓦斯渗流实验装置
2.2.2 12 CHsPCI-2全数字化声发射监测系统
3.3 实验前准备
3.4 本章小结
第四章 常规三轴压缩下含瓦斯煤声发射实验研究
4.1 常规三轴加载条件下含瓦斯煤声发射实验方案
4.2 声发射传感器紧贴三轴室外壁的可行性
4.3 含瓦斯煤渗透率的测量原理
4.4 实验结果
4.5 含瓦斯煤变形特征与渗流特性的分析
4.6 瓦斯压力、围压与渗流特性的分析
4.6.1 围压固定、瓦斯压力变化
4.6.2 瓦斯压力固定、围压变化
4.7 含瓦斯煤应力与声发射特征的分析
4.8 含瓦斯煤渗透率与声发射特征的分析
4.9 本章小结
第五章 不同加卸载条件下含瓦斯煤声发射实验研究
5.1 单轴压缩下煤样声发射实验
5.1.1 单轴压缩实验方案
5.1.2 实验结果
5.1.3 单轴压缩下煤样失稳破坏过程中的力学特性与声发射特性
5.1.4 加载速度对其力学特性的影响
5.2 轴向加载速度固定、卸围压速度变化下含瓦斯煤声发射实验
5.2.1 实验方案
5.2.2 实验结果
5.2.3 不同卸围压速度下含瓦斯煤变形特性
5.2.4 不同卸围压速度下含瓦斯煤渗流特性
5.2.5 不同卸围压速度下含瓦斯煤声发射特征
5.3 卸围压速度固定、轴向加载速度变化下含瓦斯煤声发射实验
5.3.1 实验方案
5.3.2 实验结果
5.3.3 不同轴向加载速度下含瓦斯煤变形特性
5.3.4 不同轴向加载速度下含瓦斯煤渗流特性
5.3.5 不同轴向加载速度下含瓦斯煤声发射特征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同瓦斯压力下煤岩力学性质及声发射特性研究[J]. 高保彬,吕蓬勃,郭放. 煤炭科学技术. 2018(01)
[2]岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合模型及应用[J]. 赵延林,曹平,马文豪,唐劲舟,万文,王卫军. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]含瓦斯型煤破坏临界慢化前兆特征研究[J]. 孔祥国,王恩元,胡少斌,刘晓斐,许昭勇,湛唐啟. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[4]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)
[5]高应力下含瓦斯原煤三轴压缩力学特性研究[J]. 刘恺德. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究[J]. 李小军,李回贵,袁瑞甫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[7]煤与瓦斯突出过程的细观机制研究[J]. 黄维新,刘敦文,夏明. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[8]真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用[J]. 李文鑫,王刚,杜文州,王鹏飞,陈金华,孙文斌. 岩土力学. 2016(07)
[9]煤卸荷过程中声发射特征及综合破坏前兆分析[J]. 刘倩颖,张茹,高明忠,李果,张泽天,张朝鹏. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S2)
[10]负压可控流固耦合三轴伺服实验装置的研发及应用[J]. 田坤云,张袁娟. 煤矿安全. 2016(06)
博士论文
[1]采动影响下损伤破裂煤岩体渗透性演化规律研究[D]. 薛熠.中国矿业大学 2017
[2]含瓦斯煤渗透特性影响因素与煤层瓦斯抽采模拟研究[D]. 袁梅.重庆大学 2014
[3]含瓦斯煤变形破坏特征及渗透行为研究[D]. 刘星光.中国矿业大学 2013
[4]受载含瓦斯煤渗流特性及其应用研究[D]. 李波.中国矿业大学（北京） 2013
[5]含瓦斯煤岩本构模型与失稳规律研究[D]. 王登科.重庆大学 2009
[6]含瓦斯煤THM耦合模型及煤与瓦斯突出模拟研究[D]. 陶云奇.重庆大学 2009
[7]含瓦斯煤失稳破坏及声发射特性的理论与实验研究[D]. 赵洪宝.重庆大学 2009
[8]煤岩体声发射传播机理研究[D]. 邹银辉.山东科技大学 2007
硕士论文
[1]岩石三轴压缩破裂失稳的声发射突变特征及预测研究[D]. 王德超.山东科技大学 2011
本文编号：3604930
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 含瓦斯煤力学特性研究现状
1.2.2 含瓦斯煤渗流特性研究现状
1.2.3 含瓦斯煤声发射特性的研究现状
1.3 研究内容及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.4 技术路线图
第二章 含瓦斯煤体孔隙-裂隙结构及渗透性的理论基础
2.1 含瓦斯煤体的孔隙-裂隙结构
2.1.1 孔隙结构
2.1.2 裂隙结构
2.2 含瓦斯煤体渗透性
2.2.1 含瓦斯煤体渗透率k
2.2.2 含瓦斯煤层透气性系数λ
2.2.3 含瓦斯煤体渗流基本方程
2.3 含瓦斯煤体渗透性的影响因素
2.4 本章小结
第三章 含瓦斯煤渗流实验系统
3.1 煤样的制取
3.1.1 屯兰矿22301工作面概况
3.1.2 煤样的采集与加工
3.2 含瓦斯煤渗流实验系统组成
2.2.1 WYS-800微机控制电液伺服三轴瓦斯渗流实验装置
2.2.2 12 CHsPCI-2全数字化声发射监测系统
3.3 实验前准备
3.4 本章小结
第四章 常规三轴压缩下含瓦斯煤声发射实验研究
4.1 常规三轴加载条件下含瓦斯煤声发射实验方案
4.2 声发射传感器紧贴三轴室外壁的可行性
4.3 含瓦斯煤渗透率的测量原理
4.4 实验结果
4.5 含瓦斯煤变形特征与渗流特性的分析
4.6 瓦斯压力、围压与渗流特性的分析
4.6.1 围压固定、瓦斯压力变化
4.6.2 瓦斯压力固定、围压变化
4.7 含瓦斯煤应力与声发射特征的分析
4.8 含瓦斯煤渗透率与声发射特征的分析
4.9 本章小结
第五章 不同加卸载条件下含瓦斯煤声发射实验研究
5.1 单轴压缩下煤样声发射实验
5.1.1 单轴压缩实验方案
5.1.2 实验结果
5.1.3 单轴压缩下煤样失稳破坏过程中的力学特性与声发射特性
5.1.4 加载速度对其力学特性的影响
5.2 轴向加载速度固定、卸围压速度变化下含瓦斯煤声发射实验
5.2.1 实验方案
5.2.2 实验结果
5.2.3 不同卸围压速度下含瓦斯煤变形特性
5.2.4 不同卸围压速度下含瓦斯煤渗流特性
5.2.5 不同卸围压速度下含瓦斯煤声发射特征
5.3 卸围压速度固定、轴向加载速度变化下含瓦斯煤声发射实验
5.3.1 实验方案
5.3.2 实验结果
5.3.3 不同轴向加载速度下含瓦斯煤变形特性
5.3.4 不同轴向加载速度下含瓦斯煤渗流特性
5.3.5 不同轴向加载速度下含瓦斯煤声发射特征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同瓦斯压力下煤岩力学性质及声发射特性研究[J]. 高保彬,吕蓬勃,郭放. 煤炭科学技术. 2018(01)
[2]岩体裂隙渗流-劈裂-损伤耦合模型及应用[J]. 赵延林,曹平,马文豪,唐劲舟,万文,王卫军. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]含瓦斯型煤破坏临界慢化前兆特征研究[J]. 孔祥国,王恩元,胡少斌,刘晓斐,许昭勇,湛唐啟. 中国矿业大学学报. 2017(01)
[4]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)
[5]高应力下含瓦斯原煤三轴压缩力学特性研究[J]. 刘恺德. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究[J]. 李小军,李回贵,袁瑞甫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[7]煤与瓦斯突出过程的细观机制研究[J]. 黄维新,刘敦文,夏明. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[8]真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用[J]. 李文鑫,王刚,杜文州,王鹏飞,陈金华,孙文斌. 岩土力学. 2016(07)
[9]煤卸荷过程中声发射特征及综合破坏前兆分析[J]. 刘倩颖,张茹,高明忠,李果,张泽天,张朝鹏. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S2)
[10]负压可控流固耦合三轴伺服实验装置的研发及应用[J]. 田坤云,张袁娟. 煤矿安全. 2016(06)
博士论文
[1]采动影响下损伤破裂煤岩体渗透性演化规律研究[D]. 薛熠.中国矿业大学 2017
[2]含瓦斯煤渗透特性影响因素与煤层瓦斯抽采模拟研究[D]. 袁梅.重庆大学 2014
[3]含瓦斯煤变形破坏特征及渗透行为研究[D]. 刘星光.中国矿业大学 2013
[4]受载含瓦斯煤渗流特性及其应用研究[D]. 李波.中国矿业大学（北京） 2013
[5]含瓦斯煤岩本构模型与失稳规律研究[D]. 王登科.重庆大学 2009
[6]含瓦斯煤THM耦合模型及煤与瓦斯突出模拟研究[D]. 陶云奇.重庆大学 2009
[7]含瓦斯煤失稳破坏及声发射特性的理论与实验研究[D]. 赵洪宝.重庆大学 2009
[8]煤岩体声发射传播机理研究[D]. 邹银辉.山东科技大学 2007
硕士论文
[1]岩石三轴压缩破裂失稳的声发射突变特征及预测研究[D]. 王德超.山东科技大学 2011
本文编号：3604930
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3604930.html
