低透气性煤层瓦斯渗流特性及声发射特征实验研究

发布时间：2017-12-06 21:14

  本文关键词：低透气性煤层瓦斯渗流特性及声发射特征实验研究

  更多相关文章： 低透气性煤层 渗透率 瓦斯渗流特性 三维定位 声发射特征

【摘要】：瓦斯治理是防止煤矿重特大事故的重中之重,消除瓦斯危害对煤矿安全生产依然具有举足轻重的意义。随着平均开采深度逐年加大,我国很多煤层呈现出高地应力、低渗透性的特征,进一步增加了矿井瓦斯治理的难度。本文以潞安集团常村煤矿3号煤层为研究对象,开展了低透气性煤层瓦斯渗流特性和声发射特征实验研究。主要包括以下内容:第一:开展了煤体渗透性理论分析,讨论了煤体渗透性的表征因素、特征、演化规律以及影响因素等;分析了煤岩体的声发射产生机理和煤岩体的凯塞效应;探讨了声发射技术在煤体渗透性检测方面的应用。为渗透特性和声发射特征实验研究奠定了基础。第二:对取自潞安集团常村矿N3工作面的煤样进行制备(Φ50*100),并在有关力学参数基本实验的基础上,利用WYS-800微机控制电液伺服三轴瓦斯渗流实验装置分别进行了三轴压缩的“煤—气”耦合实验及三轴循环“加—卸”轴压“煤—气”耦合实验。主要结论为:(1)煤样在循环加卸载过程的应力-应变全过程曲线会受到常规三轴压缩试验相应曲线的一定控制。煤样的渗透率-应变的变化趋势同应力-应变关系的相关性很好,但是渗透率-应变曲线的渗透率最大值却相对滞后于应力达到峰值点。(2)煤样的应变-渗透率曲线具有比较显著的分段特点,在加载过程中,伴随着轴向应力的不断增加,煤样的渗透率会表现出稳定-降低-突变增大-保持高位稳定的变化趋势。(3)煤样在峰前和峰后分别进行一次加卸载试验时,其应力-应变-渗透率关系曲线具有比较明显的分段,具体可分为四个特征段。四阶段相对应的渗透率变化特征为渗透率稳定减小——小幅增加——缓慢减小——快速增加。第三:对实验煤样制备成四种规格(Φ50*70、Φ50*80、Φ50*90、Φ50*100),利用声发射检测仪对煤样进行单轴条件下的声发射特征实验和三维定位实验。主要结论为:(1)煤样应力-时间-振铃计数与振铃累积的关系较好地体现了煤样的变形破损。尺寸较小煤样的声发射模式为渐进型;而尺寸较大煤样的声发射模式为突跃型。(2)声发射能量的高低能够较好地对应声发射振铃数的改变。同直径不同高径比条件下,伴随着高度的不断增加,煤样的抗压强度增加,但其声发射能量累计数却减小。(3)煤样的声发射定位效果能够用以判断煤样裂纹产生、扩展的走势及方向,并且较好地预测煤样的破坏面。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾炳;魏建平;温志辉;贾林兴;;软煤与硬煤加载过程中声发射差异性及峭度特征[J];煤矿安全;2016年11期

2 李小军;李回贵;袁瑞甫;;加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2016年06期

3 周刚伟;张会喜;;基于SAS的煤样破坏前兆声发射参数预测[J];煤炭技术;2016年11期

4 贾炳;魏建平;温志辉;贾林兴;;基于层理影响的煤样加载过程声发射差异性分析[J];煤田地质与勘探;2016年04期

5 孙臣;冯康武;覃俊;周锦萱;邓华易;;基于应力-渗流耦合的保护层开采瓦斯渗流特征数值研究[J];内蒙古煤炭经济;2016年15期

6 肖福坤;刘刚;申志亮;张峰瑞;王一斐;;循环载荷作用下煤样能量转化规律和声发射变化特征[J];岩石力学与工程学报;2016年10期

7 刘倩颖;张茹;高明忠;李果;张泽天;张朝鹏;;煤卸荷过程中声发射特征及综合破坏前兆分析[J];四川大学学报(工程科学版);2016年S2期

8 贾炳;魏建平;温志辉;;峰值前后多次加载下煤样声发射特征[J];中国安全生产科学技术;2016年04期

9 王晓;袁野;孟凡宝;刘建康;王来河;;加载速度对煤岩损伤演化声发射特征的影响分析[J];煤矿安全;2016年03期

10 王笑然;刘晓斐;沈荣喜;邓晓谦;;自然和饱水煤样受载破坏声发射特征实验研究[J];煤矿安全;2016年01期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 袁梅;含瓦斯煤渗透特性影响因素与煤层瓦斯抽采模拟研究[D];重庆大学;2014年

2 陈海栋;保护层开采过程中卸载煤体损伤及渗透性演化特征研究[D];中国矿业大学;2013年

3 宋常胜;超远距离下保护层开采卸压裂隙演化及渗流特征研究[D];河南理工大学;2012年

4 高保彬;采动煤岩裂隙演化及其透气性能试验研究[D];北京交通大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 侯振海;急倾斜厚煤层卸压瓦斯抽采技术研究[D];太原理工大学;2016年

2 张宇;单轴压缩条件下煤矿岩石破坏过程的声发射特征研究[D];安徽理工大学;2015年

3 李俊亮;声发射预测煤与瓦斯突出危险性技术研究[D];西安科技大学;2009年

，

本文编号：1259978