热—力耦合作用下煤岩渗流及声发射特性试验研究
发布时间：2023-01-06 10:21
原煤不仅在我国能源构成中占据主导地位,还伴生着大量的清洁资源—煤层气;如何安全、高效地开发利用煤层气已然成为热点。然而,随着矿井采深的增加,地温、地应力呈升高趋势,不仅严重影响了井下开采活动,另一方面煤层的透气性也受到影响,这对于煤层瓦斯的抽采利用无疑是又增加了一道难题。因此,本文以马兰矿18506工作面制取的原煤、型煤为研究对象,利用改造后的WYS-800微机控制电液伺服三轴试验装置以及数字化声发射监测系统进行热力作用下煤岩的力学渗流及声发射特性试验,为瓦斯抽采以及煤岩动力灾害防治提供理论依据,具体研究如下:（1）常规三轴试验:（1）原煤峰值强度随着围压、加载速率的增大而增大,且围压增大,弹性模量呈增大趋势;（2）在声发射初始阶段,有一段声发射空白期,随着围压升高,声发射空白期变长且声发射活动减弱;（3）随着围压的增大,最大振铃计数减小,振幅增大;而加载速率却表现出相反的作用,加载速率越大,最大振铃计数随之增大,振幅减小。（2）原煤、型煤单轴压缩声发射试验:（1）型煤单轴峰值强度随温度增大而增大,原煤则相反,且同一处理温度下,型煤峰值强度大于原煤;（2）在整个变形破坏过程中,同一温度...
【文章页数】：90 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 温度作用下煤岩力学渗流特性研究现状
1.2.2 含瓦斯煤岩加载力学渗流特性研究现状
1.2.3 煤岩声发射特征研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 温度对煤岩力学渗透特性影响机理分析
2.1 温度对煤岩力学特性影响机理
2.2 煤体热弹性力学模型
2.2.1 线热膨胀系数
2.2.2 热弹性力学基本方程
2.2.3 热弹性力学应力方程
2.3 温度对煤岩渗流特性的影响机理
2.3.1 温度作用下煤体产生热破裂
2.3.2 煤岩孔隙结构脱水作用
2.3.3 煤体双孔渗透模型
2.3.3.1 优化后的双孔渗透模型
2.3.3.2 温度对“孔隙率”的影响
2.3.3.3 温度对“裂隙率”的影响
2.4 本章小结
第三章 含瓦斯煤渗流及声发射实验系统
3.1 煤样的制取
3.1.1 马兰矿18506 工作面概况
3.1.2 煤样的采集与加工
3.2 含瓦斯煤渗流试验系统
3.3 声发射监测系统
3.3.1 声发射组成
3.3.2 声发射参数设置
3.4 本章小结
第四章 常规三轴含瓦斯煤渗流及声发射试验研究
4.1 试验方案
4.2 试验结果及分析
4.2.1 不同加载条件下煤样变形特性
4.2.1.1 不同围压下煤样的变形特性
4.2.1.2 不同加载速率下煤样的变形特性
4.2.2 含瓦斯煤变形过程渗流特性
4.2.3 常规三轴加载声发射特征分析
4.2.3.1 含瓦斯煤声发射特征围压效应
4.2.3.2 加载速率对含瓦斯煤声发射特性影响
4.3 本章小结
第五章 热力作用下煤岩渗流及声发射试验研究
5.1 高温作用后煤样单轴声发射试验
5.2 试验结果及分析
5.2.1 高温后单轴试验条件下煤样力学变形特性
5.2.2 高温处理后煤样单轴声发射特性
5.3 不同温度作用下煤岩变形渗流及声发射试验
5.3.1 试验方案
5.3.2 不同温度下含瓦斯原煤变形特性
5.3.3 不同温度下含瓦斯原煤渗透特性
5.3.3.1 煤样变形破坏过程渗流特性
5.3.3.2 温度对含瓦斯原煤渗透性影响
5.3.4 不同温度下含瓦斯原煤声发射特性
5.3.4.1 声发射振铃计数和累计振铃计数
5.3.4.2 声发射能量和累计能量
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]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)
[2]有效围压对煤体破裂声发射信号影响研究[J]. 邱兆云,潘一山,罗浩,杨月,陈广阳. 中国安全生产科学技术. 2015(04)
[3]高温后砂岩单轴压缩加载速率效应的试验研究[J]. 苏海健,靖洪文,赵洪辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[4]高应力下原煤三轴压缩力学特性研究[J]. 刘泉声,刘恺德,朱杰兵,卢兴利. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[5]低渗透煤层气注热开采热-流-固耦合数学模型及数值模拟[J]. 杨新乐,任常在,张永利,郭仁宁. 煤炭学报. 2013(06)
[6]加载速率对高温后大理岩动态力学性能的影响研究[J]. 许金余,刘石. 岩土工程学报. 2013(05)
[7]两种典型受载含瓦斯煤样渗透特性的对比[J]. 魏建平,王登科,位乐. 煤炭学报. 2013(S1)
[8]不同加载速率下煤岩单轴压缩电荷感应规律研究[J]. 潘一山,唐治,李忠华,朱丽媛,李国臻. 地球物理学报. 2013(03)
[9]某铁矿采空区地压监控及稳定性分析[J]. 张洋,李占金,李示波,张艳博. 金属矿山. 2013(03)
[10]高温均匀压力花岗岩热破裂声发射特性实验研究[J]. 武晋文,赵阳升,万志军,冯子军,董付科,李义. 煤炭学报. 2012(07)
博士论文
[1]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
[2]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
[3]深部巷道破裂岩体块系介质模型及工程应用研究[D]. 卢兴利.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[4]高应力下岩石卸荷及其流变特性研究[D]. 朱杰兵.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
硕士论文
[1]巷道围岩与风流热交换量的反演算法及其应用[D]. 苏昭桂.山东科技大学 2004
[2]盐岩蠕变特性研究[D]. 郭开元.重庆大学 2004
本文编号：3728144
【文章页数】：90 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 温度作用下煤岩力学渗流特性研究现状
1.2.2 含瓦斯煤岩加载力学渗流特性研究现状
1.2.3 煤岩声发射特征研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 温度对煤岩力学渗透特性影响机理分析
2.1 温度对煤岩力学特性影响机理
2.2 煤体热弹性力学模型
2.2.1 线热膨胀系数
2.2.2 热弹性力学基本方程
2.2.3 热弹性力学应力方程
2.3 温度对煤岩渗流特性的影响机理
2.3.1 温度作用下煤体产生热破裂
2.3.2 煤岩孔隙结构脱水作用
2.3.3 煤体双孔渗透模型
2.3.3.1 优化后的双孔渗透模型
2.3.3.2 温度对“孔隙率”的影响
2.3.3.3 温度对“裂隙率”的影响
2.4 本章小结
第三章 含瓦斯煤渗流及声发射实验系统
3.1 煤样的制取
3.1.1 马兰矿18506 工作面概况
3.1.2 煤样的采集与加工
3.2 含瓦斯煤渗流试验系统
3.3 声发射监测系统
3.3.1 声发射组成
3.3.2 声发射参数设置
3.4 本章小结
第四章 常规三轴含瓦斯煤渗流及声发射试验研究
4.1 试验方案
4.2 试验结果及分析
4.2.1 不同加载条件下煤样变形特性
4.2.1.1 不同围压下煤样的变形特性
4.2.1.2 不同加载速率下煤样的变形特性
4.2.2 含瓦斯煤变形过程渗流特性
4.2.3 常规三轴加载声发射特征分析
4.2.3.1 含瓦斯煤声发射特征围压效应
4.2.3.2 加载速率对含瓦斯煤声发射特性影响
4.3 本章小结
第五章 热力作用下煤岩渗流及声发射试验研究
5.1 高温作用后煤样单轴声发射试验
5.2 试验结果及分析
5.2.1 高温后单轴试验条件下煤样力学变形特性
5.2.2 高温处理后煤样单轴声发射特性
5.3 不同温度作用下煤岩变形渗流及声发射试验
5.3.1 试验方案
5.3.2 不同温度下含瓦斯原煤变形特性
5.3.3 不同温度下含瓦斯原煤渗透特性
5.3.3.1 煤样变形破坏过程渗流特性
5.3.3.2 温度对含瓦斯原煤渗透性影响
5.3.4 不同温度下含瓦斯原煤声发射特性
5.3.4.1 声发射振铃计数和累计振铃计数
5.3.4.2 声发射能量和累计能量
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]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)
[2]有效围压对煤体破裂声发射信号影响研究[J]. 邱兆云,潘一山,罗浩,杨月,陈广阳. 中国安全生产科学技术. 2015(04)
[3]高温后砂岩单轴压缩加载速率效应的试验研究[J]. 苏海健,靖洪文,赵洪辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[4]高应力下原煤三轴压缩力学特性研究[J]. 刘泉声,刘恺德,朱杰兵,卢兴利. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[5]低渗透煤层气注热开采热-流-固耦合数学模型及数值模拟[J]. 杨新乐,任常在,张永利,郭仁宁. 煤炭学报. 2013(06)
[6]加载速率对高温后大理岩动态力学性能的影响研究[J]. 许金余,刘石. 岩土工程学报. 2013(05)
[7]两种典型受载含瓦斯煤样渗透特性的对比[J]. 魏建平,王登科,位乐. 煤炭学报. 2013(S1)
[8]不同加载速率下煤岩单轴压缩电荷感应规律研究[J]. 潘一山,唐治,李忠华,朱丽媛,李国臻. 地球物理学报. 2013(03)
[9]某铁矿采空区地压监控及稳定性分析[J]. 张洋,李占金,李示波,张艳博. 金属矿山. 2013(03)
[10]高温均匀压力花岗岩热破裂声发射特性实验研究[J]. 武晋文,赵阳升,万志军,冯子军,董付科,李义. 煤炭学报. 2012(07)
博士论文
[1]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
[2]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
[3]深部巷道破裂岩体块系介质模型及工程应用研究[D]. 卢兴利.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2010
[4]高应力下岩石卸荷及其流变特性研究[D]. 朱杰兵.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
硕士论文
[1]巷道围岩与风流热交换量的反演算法及其应用[D]. 苏昭桂.山东科技大学 2004
[2]盐岩蠕变特性研究[D]. 郭开元.重庆大学 2004
本文编号：3728144
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3728144.html
