瓦斯涌出过程煤体变形及渗透规律试验研究

发布时间：2017-06-13 20:00

  本文关键词：瓦斯涌出过程煤体变形及渗透规律试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓦斯涌出过程中,应力状态改变,瓦斯渗流孔隙压力变化及煤解吸瓦斯均会引起煤体变形。煤体的变形引起煤体内孔隙、裂隙发生变化,进而影响煤体的渗透性。研究瓦斯涌出过程煤体变形规律及渗透规律,能为探究煤与瓦斯突出等动力灾害发生机理提供重要的理论依据。论文以铁新煤矿9#煤层制成的型煤为研究对象,利用自主研制的应力-渗流-解吸煤体变形试验装置进行了应力作用下煤体变形试验、应力-渗流作用下煤体变形试验、应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验。试验通过改变施加给煤样围压、轴压、孔隙压力来探究在采动瓦斯涌出过程中应力、渗流、解吸作用下煤体变形及渗透规律。由应力作用下煤体变形试验结果可知：在仅考虑煤体采动影响应力变化时,煤体变形和所受压力呈线性变化。由应力-渗流作用下煤体变形试验结果可知：在仅考虑孔隙压力作用时,煤体的变形随着孔隙压力的增加而呈二次函数增加,煤体的渗透性随孔隙压力的增加呈先减小后增加的趋势；在围压和孔隙压力共同作用时,煤体应变值与孔隙压力、围压之间的关系可以用ε=Ap~2+Bp+Cσ_3~2+Dσ_3+E函数表示。由应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验结果可知：在应力、渗流、解吸共同作用下,随着孔隙压力的降低,煤样不断的缩小,且横向应变减小速度比纵向应变减小的快；围压降低时,解吸和渗流作用引起煤体横向变形逐渐增加,纵向应变逐渐减小；在所试验的孔隙应力范围内可以用二次函数表示应变与孔隙压力之间的关系；煤体的渗透率随着孔隙压力的降低而升高,随着围压的升高而降低。通过对应力-渗流作用下煤体变形试验和应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验对比分析可知：孔隙压力与煤体解吸变形关系符合朗格缪尔方程；解吸-渗流作用下煤体的渗透率低于渗流作用煤体的渗透率,瓦斯涌出过程中煤体的渗透率会逐渐增加。
【关键词】：瓦斯涌出 应力-渗流-解吸 煤体变形 渗透规律 试验装置
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 应力作用煤体变形规律研究现状12-13
• 1.2.2 渗流作用煤体变形及渗透规律研究现状13
• 1.2.3 吸附-解吸作用煤体变形研究现状13-15
• 1.3 研究内容和技术路线15-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 技术路线15-17
• 2 瓦斯涌出过程煤体变形理论17-23
• 2.1 瓦斯涌出过程煤体变形及渗透影响因素17
• 2.2 应力作用下煤体变形特性17-18
• 2.3 煤体渗流变形理论18-20
• 2.3.1 煤体渗流过程基本理论18-19
• 2.3.2 渗流过程中煤体变形基本理论19-20
• 2.4 煤吸附解吸瓦斯变形理论20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 瓦斯涌出过程煤体变形规律试验研究23-47
• 3.1 试验设备23-25
• 3.2 煤样制备25-28
• 3.2.1 型煤质量的确定25-26
• 3.2.2 型煤的制作过程26
• 3.2.3 试件制作及安装26-28
• 3.3 应力作用下煤体变形试验28-31
• 3.3.1 应力作用下煤体变形试验方案28
• 3.3.2 应力作用下煤体变形试验步骤28-29
• 3.3.3 应力作用下煤体变形试验结果29
• 3.3.4 应力作用下煤体的变形规律29-31
• 3.4 应力-渗流作用下煤体变形试验31-36
• 3.4.1 应力-渗流作用下煤体变形试验方案31
• 3.4.2 应力-渗流作用下煤体变形试验步骤31-32
• 3.4.3 应力-渗流作用下煤体变形试验结果32
• 3.4.4 应力-渗流作用下煤体的变形规律32-36
• 3.5 应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验36-45
• 3.5.1 应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验方案36-37
• 3.5.2 应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验步骤37-38
• 3.5.3 应力-渗流-解吸作用下煤体变形试验结果38-40
• 3.5.4 应力-渗流-解吸作用下煤体变形规律40-42
• 3.5.5 应力-解吸作用下煤体变形规律42-45
• 3.6 本章小结45-47
• 4 瓦斯涌出过程煤体渗透规律47-56
• 4.1 应力-渗流作用下煤体渗透规律47-51
• 4.1.1 孔隙压力作用下煤体渗透规律47-48
• 4.1.2 围压作用下煤体渗透规律48-50
• 4.1.3 应力-渗流作用下煤体变形与渗透率的关系50-51
• 4.2 应力-渗流-解吸作用下煤体渗透规律51-55
• 4.2.1 应力-渗流-解吸作用下煤体渗透规律52-53
• 4.2.2 解吸作用下煤体渗透规律53-54
• 4.2.3 应力-渗流-解吸作用下煤体变形与渗透率的关系54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 结论与展望56-58
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 作者简历61-63
• 学位论文数据集63

【参考文献】

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