受载含瓦斯煤体破裂氡析出规律实验研究
本文选题:氡 切入点:受载含瓦斯煤 出处:《河南理工大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着我国矿井开采向深部延伸,煤层地应力、瓦斯压力增大,煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害愈加严重,迫切需要行之有效、安全可靠的预测预报方法。煤岩破碎过程中伴随着能量的耗散以及放射性核素氡的析出,因此,分析受载含瓦斯煤体氡析出规律对测氡法预测煤与瓦斯突出具有重要的指导意义。论文通过实验室实验和现场测试相结合的研究方法对受载含瓦斯煤岩的氡析出规律进行了研究,包括:利用煤岩氡放射性测试实验系统对典型矿区煤体的放射性活度进行测量,分析了煤体放射性活度的影响因素;利用井下测氡实验系统对井下掘进工作面瓦斯浓度与氡浓度进行了初步监测,分析了不同采掘工序下瓦斯浓度与氡浓度的变化规律;利用实验室自行搭建的受载含瓦斯煤体破裂氡析出实验系统,对含瓦斯煤在三轴加载条件下,以不同的围压、瓦斯压力和温度进行了氡析出实验,取得了如下研究成果:(1)自行设计了受载含瓦斯煤体破裂氡析出三轴实验系统,并利用实验系统,结合含瓦斯煤在三轴加载条件下破裂过程中声发射特征以及应力应变特征,对含瓦斯煤受载破裂过程氡析出规律进行了研究。实验结果表明:氡析出浓度在四个破坏阶段的变化呈现先增大后较小然后又增大的趋势,最小出现在弹性变形阶段;分析了受载含瓦斯煤破裂氡析出规律的影响因素,氡析出浓度随着瓦斯压力的增大先增大后减小,随着围压的升高而增大,随温度的升高而降低。(2)利用煤体放射性活度测量实验系统对典型矿区煤体的放射性活度进行了测量,并结合煤体的工业值分析,分析了煤体放射性活度的影响因素。分析结果表明:煤体中放射性核素镭的含量随着变质程度的升高呈现降低的趋势,并且随着煤体中灰分含量的增加而增大。(3)利用氡气测量系统对鹤壁八矿3203采掘工作面进行了跟踪监测,通过对瓦斯浓度与氡浓度在不同采掘工序条件下的数据分析,并结合矿井资料,分析了井下氡浓度的影响因素,研究了瓦斯浓度与氡浓度在不同采掘工序的变化规律以及两者之间存在的关系,并讨论了测氡法预测煤与瓦斯突出的可能性,为测氡法预测煤与瓦斯突出提供依据。
[Abstract]:With the coal mining extending deep in our country, the ground stress of coal seam and gas pressure increase, the coal and gas outburst and other coal-rock dynamic disasters become more and more serious, so it is urgent to be effective. A safe and reliable method of prediction and prediction. Energy dissipation and radionuclide radon are accompanied by energy dissipation in the process of coal and rock fragmentation. The analysis of radon exhalation from loaded gas-bearing coal body has important guiding significance for radon detection and prediction of coal and gas outburst. The radon emission of loaded gas-bearing coal and rock is studied by the combination of laboratory experiment and field test in this paper. The law is studied. It includes: the radioactivity of coal body in typical mining area is measured by using coal rock radon radioactivity test system, and the influencing factors of coal body radioactivity are analyzed. The gas concentration and radon concentration in underground tunneling face are preliminarily monitored by using the underground radon measuring experimental system, and the variation law of gas concentration and radon concentration under different mining processes are analyzed. The radon exhalation experiment of methane bearing coal under triaxial loading under different confining pressure, gas pressure and temperature was carried out by using the laboratory self-built experimental system of cracking radon exhalation of loaded gas-bearing coal body, under the condition of triaxial loading, radon exhalation experiment was carried out under different confining pressure, gas pressure and temperature. The following research results are obtained: (1) A triaxial experimental system of radon exhalation from a loaded gas-bearing coal body is designed by itself, and the characteristics of acoustic emission and stress and strain during the fracture process of gas-bearing coal under triaxial loading are combined with the experimental system. The rule of radon exhalation during the loaded rupture of gas-bearing coal is studied. The experimental results show that the radon exhalation concentration increases first and then increases then increases at the four failure stages, and the smallest occurs in the elastic deformation stage. The influencing factors of radon exhalation of loaded gas-bearing coal are analyzed. The radon exhalation concentration increases first and then decreases with the increase of gas pressure, and increases with the increase of confining pressure. The radioactivity measurement system of coal body is used to measure the radioactivity of coal body in typical mining area, and the industrial value of coal body is analyzed. The influencing factors of radioactivity of coal body are analyzed. The results show that the content of radionuclide radium in coal body tends to decrease with the increase of metamorphism. With the increase of ash content in coal body, the radon gas measurement system is used to track and monitor the mining face 3203 of Hebi No. 8 Mine. The data of gas concentration and radon concentration in different mining processes are analyzed. Combined with mine data, the influencing factors of underground radon concentration are analyzed, the variation law of gas concentration and radon concentration in different mining processes and the relationship between them are studied, and the possibility of predicting coal and gas outburst by radon measurement method is discussed. It provides the basis for radon method to predict coal and gas outburst.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TD71
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,本文编号:1594069
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