动载荷下含瓦斯煤动力学行为及瓦斯放散特征研究
发布时间：2023-01-28 11:04
煤炭开采进入深部阶段,采深不断加大,地应力、瓦斯压力和瓦斯含量不断增高,采场结构也越来越复杂,应力与瓦斯耦合动力灾害日趋严重及复杂,冲击地压或强矿震引起煤层或采空区瓦斯异常涌出和动载荷诱导煤与瓦斯突出等复合型动力灾害时有发生。目前研究主要集中在煤岩冲击破坏方面,而动载荷下含瓦斯煤动力学行为及瓦斯放散特征缺乏研究。本文采用实验室实验、理论分析和数值建模等手段,研究动载荷（震动载荷:未破坏;冲击载荷:破坏）作用下含瓦斯煤动力学行为及瓦斯放散特征,建立含瓦斯煤冲击动力学本构方程和动载荷下瓦斯运移方程,提出含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型,揭示含瓦斯煤冲击破坏过程中应力场、损伤场和瓦斯场耦合演化机制。主要结论如下:建立了含瓦斯煤霍普金森压杆（SHPB）试验系统,在SHPB上实现了含瓦斯煤冲击破坏动力学实验,测试分析了含瓦斯煤动力学行为与轴向静载、围压、瓦斯压力和震动载荷/冲击载荷的关系。结果表明:围压和动载荷均有助于提高含瓦斯煤体的动态抗压强度和抵抗变形的能力;瓦斯的吸附膨胀作用、扩容效应及蚀损效应将劣化煤体,削弱煤体抵抗外载荷的能力;震动载荷作用下,轴向静载表现为提高含瓦斯煤体的抗压强度和抵抗变...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在问题及不足
1.4 主要研究内容及技术路线
2 震动载荷作用下含瓦斯煤动力学实验特性研究
2.1 试验系统与原理
2.2 试验方案及试样特征
2.3 含瓦斯煤震动力学实验特性
2.4 讨论
2.5 本章小结
3 冲击载荷下含瓦斯煤动力学实验特性研究
3.1 测试方案及试样
3.2 含瓦斯煤冲击破坏动力学特征
3.3 含瓦斯煤冲击破坏形态
3.4 动载荷下含瓦斯煤动力学本构模型
3.5 本章小结
4 含瓦斯煤震动及冲击破坏过程中瓦斯放散特征实验研究
4.1 震动载荷下含瓦斯煤瓦斯放散特征
4.2 冲击载荷下含瓦斯煤瓦斯放散特征
4.3 冲击瞬间含瓦斯煤瓦斯瞬时放散规律
4.4 动载荷作用下瓦斯运移模型
4.5 本章小结
5 含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型及数值验证
5.1 含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型建立
5.2 含瓦斯煤冲击破坏数值模拟验证
5.3 本章小结
6 动载荷下含瓦斯煤破坏多场耦合模型应用研究
6.1 矿井及事故地点概况
6.2 煤与瓦斯突出破坏现场案例分析
6.3 基于含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型的数值分析
6.4 本章小结
7 全文总结、创新点及展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
【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]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)
[3]冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析[J]. 王登科,刘淑敏,魏建平,王洪磊,彭明. 煤炭学报. 2016(12)
[4]定压条件下的煤粒瓦斯放散规律研究[J]. 郝永江,庞杰文. 煤炭技术. 2016(11)
[5]不同煤体结构煤的瓦斯放散特征及其影响机理[J]. 张小东,李朋朋,张硕. 煤炭科学技术. 2016(09)
[6]煤样瓦斯放散性能多因素敏感性试验研究[J]. 林海飞,丁智超,李树刚,蔚文斌,严敏. 安全与环境学报. 2016(04)
[7]三维动静组合加载下岩石的破坏形态及力学性能研究[J]. 牛勇,李克钢,李祥龙. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]厚煤层工作面煤壁瓦斯放散规律模拟研究[J]. 郭继圣. 煤矿安全. 2016(06)
[9]一维应力预加载下红砂岩冲击力学特性试验研究[J]. 牛勇,李克钢,刘德克,李祥龙. 实验力学. 2016(03)
[10]静水压力对原煤瓦斯解吸影响的试验研究[J]. 刘超,黄滚,宋真龙,李铭辉,赵宏刚,张驰,边光. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
博士论文
[1]应力波产生机制及对冲击地压影响研究[D]. 冯俊军.中国矿业大学 2016
[2]基于等效基质尺度的煤体力学失稳及渗透性演化机制与应用[D]. 卢守青.中国矿业大学 2016
[3]动力扰动下深部高应力煤体冲击失稳机理及防治技术研究[D]. 杨英明.中国矿业大学(北京) 2016
[4]冲击载荷下松软煤力学特性及对煤与瓦斯突出的影响[D]. 张文清.安徽理工大学 2015
[5]多重应力路径下双重孔隙煤体损伤扩容及渗透性演化机制与应用[D]. 刘清泉.中国矿业大学 2015
[6]采动影响下煤岩力学特性及瓦斯运移规律研究[D]. 李文璞.重庆大学 2014
[7]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
[8]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
[9]煤冲击破坏动力学特性及磁场变化特征实验研究[D]. 解北京.中国矿业大学（北京） 2013
[10]含瓦斯煤体气固耦合渗流机理及应用研究[D]. 魏明尧.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤渗流规律与气固动态耦合模型研究[D]. 秦恒洁.河南理工大学 2014
[2]循环载荷作用下含瓦斯煤变形与渗流特性的试验研究[D]. 周婷.重庆大学 2012
[3]循环冲击载荷下岩石力学特性与损伤模型的试验研究[D]. 朱晶晶.中南大学 2012
[4]煤在冲击载荷下的动态力学特性试验研究[D]. 刘文震.安徽理工大学 2011
[5]突出煤表观密度测定技术研究[D]. 李磊.中国矿业大学 2008
本文编号：3732520
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在问题及不足
1.4 主要研究内容及技术路线
2 震动载荷作用下含瓦斯煤动力学实验特性研究
2.1 试验系统与原理
2.2 试验方案及试样特征
2.3 含瓦斯煤震动力学实验特性
2.4 讨论
2.5 本章小结
3 冲击载荷下含瓦斯煤动力学实验特性研究
3.1 测试方案及试样
3.2 含瓦斯煤冲击破坏动力学特征
3.3 含瓦斯煤冲击破坏形态
3.4 动载荷下含瓦斯煤动力学本构模型
3.5 本章小结
4 含瓦斯煤震动及冲击破坏过程中瓦斯放散特征实验研究
4.1 震动载荷下含瓦斯煤瓦斯放散特征
4.2 冲击载荷下含瓦斯煤瓦斯放散特征
4.3 冲击瞬间含瓦斯煤瓦斯瞬时放散规律
4.4 动载荷作用下瓦斯运移模型
4.5 本章小结
5 含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型及数值验证
5.1 含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型建立
5.2 含瓦斯煤冲击破坏数值模拟验证
5.3 本章小结
6 动载荷下含瓦斯煤破坏多场耦合模型应用研究
6.1 矿井及事故地点概况
6.2 煤与瓦斯突出破坏现场案例分析
6.3 基于含瓦斯煤冲击破坏多场耦合模型的数值分析
6.4 本章小结
7 全文总结、创新点及展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
【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]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)
[3]冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析[J]. 王登科,刘淑敏,魏建平,王洪磊,彭明. 煤炭学报. 2016(12)
[4]定压条件下的煤粒瓦斯放散规律研究[J]. 郝永江,庞杰文. 煤炭技术. 2016(11)
[5]不同煤体结构煤的瓦斯放散特征及其影响机理[J]. 张小东,李朋朋,张硕. 煤炭科学技术. 2016(09)
[6]煤样瓦斯放散性能多因素敏感性试验研究[J]. 林海飞,丁智超,李树刚,蔚文斌,严敏. 安全与环境学报. 2016(04)
[7]三维动静组合加载下岩石的破坏形态及力学性能研究[J]. 牛勇,李克钢,李祥龙. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[8]厚煤层工作面煤壁瓦斯放散规律模拟研究[J]. 郭继圣. 煤矿安全. 2016(06)
[9]一维应力预加载下红砂岩冲击力学特性试验研究[J]. 牛勇,李克钢,刘德克,李祥龙. 实验力学. 2016(03)
[10]静水压力对原煤瓦斯解吸影响的试验研究[J]. 刘超,黄滚,宋真龙,李铭辉,赵宏刚,张驰,边光. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
博士论文
[1]应力波产生机制及对冲击地压影响研究[D]. 冯俊军.中国矿业大学 2016
[2]基于等效基质尺度的煤体力学失稳及渗透性演化机制与应用[D]. 卢守青.中国矿业大学 2016
[3]动力扰动下深部高应力煤体冲击失稳机理及防治技术研究[D]. 杨英明.中国矿业大学(北京) 2016
[4]冲击载荷下松软煤力学特性及对煤与瓦斯突出的影响[D]. 张文清.安徽理工大学 2015
[5]多重应力路径下双重孔隙煤体损伤扩容及渗透性演化机制与应用[D]. 刘清泉.中国矿业大学 2015
[6]采动影响下煤岩力学特性及瓦斯运移规律研究[D]. 李文璞.重庆大学 2014
[7]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
[8]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
[9]煤冲击破坏动力学特性及磁场变化特征实验研究[D]. 解北京.中国矿业大学（北京） 2013
[10]含瓦斯煤体气固耦合渗流机理及应用研究[D]. 魏明尧.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤渗流规律与气固动态耦合模型研究[D]. 秦恒洁.河南理工大学 2014
[2]循环载荷作用下含瓦斯煤变形与渗流特性的试验研究[D]. 周婷.重庆大学 2012
[3]循环冲击载荷下岩石力学特性与损伤模型的试验研究[D]. 朱晶晶.中南大学 2012
[4]煤在冲击载荷下的动态力学特性试验研究[D]. 刘文震.安徽理工大学 2011
[5]突出煤表观密度测定技术研究[D]. 李磊.中国矿业大学 2008
本文编号：3732520
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3732520.html
