不同激励源对煤析出气体及煤吸附气体对瓦斯突出的影响

发布时间：2017-05-14 07:48

  本文关键词：不同激励源对煤析出气体及煤吸附气体对瓦斯突出的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤与瓦斯突出是煤矿开采中复杂的动力现象,严重制约着煤矿的生产安全。目前,国内外学者对突出机理做了大量研究,普遍认为该突出是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性能等综合作用引起的,即综合作用假说。本文以此假说为基础,设计并制作了不同激励源激励煤析出瓦斯的实验平台及煤与瓦斯突出模拟实验系统。主要进行了以下两部分内容的研究：不同激励源对煤析出瓦斯的影响及各气体对煤与瓦斯突出强度的影响,为预防井下煤与瓦斯突出提供实验数据。所有用于实验的试样均被密封保存且其体内吸附气体己抽放干净。第一部分主要研究了电磁激励源、热激励源作用于不同粒度及不同含水率煤样时的气体析出。通过采用红外分析仪、光纤传感器(CH4、CO2、CO、H2S)分别定性及实时定量在线检测实验过程中析出瓦斯气体的主要成分及含量。主要结果如下：(1)在电磁激励源及热激励源作用下,无烟煤会析出瓦斯气体,析出气体的主要成分为CH4、CO2、CO、H2O,析出气体后的试样较作用前的煤样粒度变小且分布更加均匀。电磁激励下的煤析出气体量远高于热源激励。(2)煤样粒度对煤析出瓦斯有一定的影响。随着煤样粒度的减小,析出各气体含量都先保持平稳趋势后增加,最后下降。(3)煤样含水率对煤析出气体有较大的影响,随着煤中水分含量的增加,煤析出气体的含量减少。第二部分主要研究了不同种类吸附气体及其所处状态对煤与瓦斯突出强度的影响,及向已吸附瓦斯的无烟煤注入氮气对煤与瓦斯突出的作用,用突出后煤粉的含量的变化来反映瓦斯突出的强度。得到如下主要结果：吸附气体的释放对试样具有粉碎作用,可以由此定性评价各类气体及状态对煤与瓦斯突出的作用程度。(1)在相同的吸附温度、压力及吸附时间的条件下,吸附气体中CH4含量越高,突出后形成的细粉含量越高。(2)气体所处状态对瓦斯突出强度有一定的影响。在一定的吸附温度及吸附时间下,当甲烷由亚临界状态变为超临界状态时,煤吸附高浓度甲烷突出后形成的细粉含量迅速增加。(3)煤样粒度对煤析出瓦斯有一定的影响。在一定的吸附温度及吸附时间下,吸附相同气体时,煤样粒径越小,突出后形成的细粉含量越多,煤与瓦斯突出强度越大。(4)在一定的吸附温度及吸附时间下,当煤吸附99%CH4后注入氮气较只吸附99%CH4,快速卸压后形成的细粉含量要少,说明氮气的注入影响了煤对瓦斯的吸附量且减小了瓦斯突出强度。
【关键词】：煤与瓦斯突出 无烟煤 电磁波 吸附气体
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD713
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 文献综述14-25
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 瓦斯突出机理的国内外研究现状15-17
• 1.3 瓦斯突出的影响因素17-22
• 1.3.1 地应力场17-19
• 1.3.2 煤体的理化性质19-20
• 1.3.3 瓦斯压力20-22
• 1.4 瓦斯突出的防治措施22-23
• 1.5 本文的研究目的及内容23-25
• 1.5.1 研究目的23
• 1.5.2 研究的主要内容23-25
• 第二章 实验方案设计及实验平台的搭建25-35
• 2.1 影响瓦斯析出因素的选定25-26
• 2.2 电磁辐射频率和强度的选择26-27
• 2.3 温度区间的选择27
• 2.4 煤样粒度的选取27
• 2.5 检测方法的选择27-29
• 2.5.1 气体成分鉴别方法的选择27-28
• 2.5.2 主要气体的在线检测方法28-29
• 2.6 电磁场和热为激励源时实验装置的设计与制作29-33
• 2.6.1 各部分的设计要求29-30
• 2.6.2 选型、选材与制作30-32
• 2.6.3 装置示意图32
• 2.6.4 各部分的功能介绍32-33
• 2.7 气体吸附装置的要求与定制33-34
• 2.8 本章小结34-35
• 第三章 电磁场作用下,煤样水分及粒度对煤析出瓦斯的影响35-50
• 3.1 实验仪器与材料35-36
• 3.2 实验内容36-38
• 3.2.1 实验原理及预试验36
• 3.2.2 无烟煤原始煤样水分的测定36-37
• 3.2.3 不同粒度煤样的制备37
• 3.2.4 不同水分含量煤样的制备37-38
• 3.2.5 测试过程38
• 3.3 实验结果与讨论38-48
• 3.3.1 煤样在电磁辐射下析出气体的红外吸收光谱38-40
• 3.3.2 煤样粒度对煤析出瓦斯含量的影响40-47
• 3.3.2.1 不同粒度煤样的气体传感器测试结果40-44
• 3.3.2.2 粒度对煤析出瓦斯含量的影响44-46
• 3.3.2.3 电磁辐射前后样品粒度的变化46-47
• 3.3.3 电磁辐射作用下水分对煤析出瓦斯的影响47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 温度对煤析出瓦斯的影响50-61
• 4.1 实验仪器与材料50-51
• 4.2 实验内容与测试过程51
• 4.3 实验结果与讨论51-59
• 4.3.1 不同温度下煤样析出瓦斯气体的红外吸收光谱51-52
• 4.3.2 不同作用温度对煤析出瓦斯的影响52-58
• 4.3.2.1 传感器在线跟踪检测结果分析53-58
• 4.3.2.2 温度对煤析出瓦斯含量的影响58
• 4.3.3 温度作用前后煤样粒度的变化58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 煤吸附的气体对瓦斯突出的影响61-72
• 5.1 实验仪器与材料61-62
• 5.2 实验内容62-65
• 5.2.1 预试验62-63
• 5.2.2 吸附气体的选择63
• 5.2.3 控制压力的确定63-64
• 5.2.4 操作过程要求64
• 5.2.5 测试过程64
• 5.2.6 实验结果的表示方法64-65
• 5.3 实验结果与讨论65-70
• 5.3.1 吸附气体种类对瓦斯突出的影响65-67
• 5.3.2 煤吸附高浓度甲烷释放后的状态变化67-68
• 5.3.3 不同粒度煤样对瓦斯突出模拟结果的影响68-69
• 5.3.4 注入N_2对瓦斯突出强度的影响69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 结论72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 附录：硕士期间发表学术论文79-80
• 附件80

【参考文献】

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本文编号：364557