含瓦斯煤受载破坏表面电位特征研究

发布时间：2017-10-01 17:02

  本文关键词：含瓦斯煤受载破坏表面电位特征研究

  更多相关文章： 表面电位 瓦斯压力 变形破裂 加载方式

【摘要】：本文利用建立的含瓦斯煤受载破坏表面电位实验系统测试了在不同压力下瓦斯对煤岩体受载破坏产生表面电位的规律，并对信号的特征规律进行了分析和解释。主要研究了电位信号与煤体吸附瓦斯压力的关系；测试不同的加载方式下（单轴、循环加载、分级加载等）产生的表面电位信号，分析在不同破坏方式下产生电位信号的特征规律；运用灰色尖点突变理论对含瓦斯煤岩受载破坏过程中的电位信号进行分析处理。得到的研究成果如下： 1）煤体在吸附瓦斯过程中能够产生表面电位信号，且随着吸附时间的增长表面电位信号逐渐增大。对于同一个煤样，不同瓦斯压力下吸附过程中煤体产生的表面电位信号对前一次吸附瓦斯压力下煤体产生的电位信号具有记忆效应，当吸附瓦斯压力超过前一次吸附瓦斯压力值时，，煤体产生的表面电位信号较大。而当吸附瓦斯压力低于前一次吸附瓦斯压力值时，煤体产生的表面电位较小。 2）含瓦斯煤在受载破坏过程中可以产生表面电位信号，且电位信号和载荷的变化趋势具有较好的一致性；对于同一类型煤样，当充入0.8MPa的瓦斯时煤样受载破坏产生的表面电位最大值为17mV，对应的应力水平为75%，比不含瓦斯煤样受载破坏产生的表面电位大了4倍多，其应力水平也比不含瓦斯时的应力水平要小，随着充入瓦斯压力的增加，电位信号最大时的应力水平逐渐减小。 3）采用灰色理论和突变理论相结合的办法，建立了预测含瓦斯煤破坏失稳的灰色-突变模型，并运用建立的含瓦斯煤破坏失稳判定的灰色-突变模型，对实验研究进行了预测，结果表明电位信号对含瓦斯煤的破坏具有明显的前兆特征。 4）研究了含瓦斯煤体受载破坏表面电位机制，其受载破坏过程是瓦斯和应力共同作用的结果。当有瓦斯存在时，使得煤体裂纹壁间引力减小，有利于裂纹的扩展，宏观上表现为煤体强度降低。 本文的研究对于进一步揭示煤体破裂的微观过程具有重要的理论意义。
【关键词】：表面电位 瓦斯压力 变形破裂 加载方式
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712;TD823.8
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-12
• 图清单12-15
• 表清单15-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 研究的目的及意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-23
• 1.3 存在的问题及不足23
• 1.4 主要研究内容23-24
• 1.5 技术路线及研究方案24-25
• 1.6 主要创新点25-26
• 2 含瓦斯煤破坏表面电位测试系统26-32
• 2.1 含瓦斯煤体表面电位实验系统26-29
• 2.2 试样及其制备方法29-30
• 2.3 含瓦斯煤体表面电位实验内容及方案30-32
• 3 含瓦斯煤破坏表面电位实验结果32-49
• 3.1 煤体吸附不同压力瓦斯实验结果及分析32-35
• 3.2 含瓦斯煤体单轴压缩实验结果及分析35-38
• 3.3 含瓦斯煤体循环加载实验结果及分析38-44
• 3.4 含瓦斯煤体分级加载实验结果及分析44-49
• 4 含瓦斯煤受载破坏的灰色突变理论研究49-58
• 4.1 引言49
• 4.2 尖点突变理论49-52
• 4.3 含瓦斯煤破坏的灰色-突变理论模型52-55
• 4.4 含瓦斯煤破坏的灰色-突变理论模型的应用55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 5.含瓦斯煤受载破坏表面电位规律及机理分析58-78
• 5.1 含瓦斯煤受载破坏断口微观形貌分析58-61
• 5.2 瓦斯对煤体的破坏作用61-66
• 5.3 含瓦斯煤受载破坏微观机理分析66-71
• 5.4 含瓦斯煤受载破坏表面电位机理71-76
• 5.5 本章小结76-78
• 6 全文总结78-80
• 参考文献80-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘明举,刘彦伟,何学秋,王恩元;用电磁辐射法预测煤与瓦斯突出的实验理论基础[J];安全与环境学报;2003年04期

2 李均之,曹明,夏雅琴,毛浦森;岩石压缩试验与震前电磁波辐射的研究[J];北京工业大学学报;1982年04期

3 于春华,陈彬,赵伟新,于春荣;利用过滤电位估算地层压力[J];测井技术;2004年05期

4 徐为民,童芜生,王自成;单轴压缩下岩样破坏过程中的发光现象[J];地震;1984年01期

5 徐为民,童芜生,吴培稚;岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究[J];地球物理学报;1985年02期

6 郭自强,周大庄,施行觉,马福胜,席道瑛,程纯杰,周志文;岩石破裂中的电子发射[J];地球物理学报;1988年05期

7 郭自强,尤峻汉,李高,施行觉;破裂岩石的电子发射与压缩原子模型[J];地球物理学报;1989年02期

8 吴小平,施行觉,郭自强;花岗岩压缩带电的实验研究[J];地球物理学报;1990年02期

9 郭自强,杨海涛,刘斌;花岗岩破裂发射的量子化学模型[J];地球物理学报;1990年04期

10 朱元清,罗祥麟,郭自强,赵志光,祝中伟;岩石破裂时电磁辐射的机理研究[J];地球物理学报;1991年05期

本文编号：954585