振动条件下煤体渗流实验研究

发布时间：2018-05-11 21:09

  本文选题：煤体振动 + 瓦斯气体　； 参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：煤矿在掘进过程中,由于煤层受到连续不断的机械振动作用,煤体内部岩体发生应力应变,致使煤体原始瓦斯赋存平衡状态被打破。使得以吸附态与游离态赋存于煤体内的瓦斯气体发生变化,随着开采过程中振动作用致使以吸附态赋存于煤体中的瓦斯得以解吸,打破了煤体原有的赋存状态。进而使煤体内部压力分布发生变化,改变了煤体内部瓦斯气体的吸附解吸而影响煤体瓦斯的渗透性。同时,由于我国处于几大地质构造带之间使得煤矿瓦斯呈现为低渗透性、高瓦斯性、高地应力,造成煤层瓦斯气开采利用程度低,矿井瓦斯灾害频发。因而,研究煤体掘进过程中在机械振动的作用下,煤体内部瓦斯赋存状态的变化规律,有利于进一步认识瓦斯煤体渗透性、完善煤层瓦斯气的开采理论以及提高低渗透煤层瓦斯气的产量对分析研究煤体瓦斯吸附解吸运移规律与煤层瓦斯气的开采和煤矿安全都有重要的现实意义。本文通过研究煤体振动前后瓦斯渗流与解吸特性,设计了一种在有限体积内对煤样进行低频振动、改变煤体内部原始结构状态,进而改善煤体渗透性的振动系统。该系统以ES-05-150电动振动系统为核心,由振动试验系统、振动台与功率放大器组成;结合三轴瓦斯渗流试验系统中的气体渗流试验进行对不同振动频率条件的煤体进行渗流试验。本文通过实验研究,以煤体不同的振动频率为变量,考虑煤体在不同的工况条件下煤体的渗透特性。在不同的围压、不同瓦斯压力、不同煤体粒径的情况下,研究不同的加载阶段煤体渗透率的变化规律;根据实验结果来分析研究煤体振动前后以及不同粒径煤体渗透性的变化特征。为煤与瓦斯突出与煤体在采掘过程中渗透性的研究提供理论依据。由实验可知,煤样在振动后,在围压恒定的情况下,煤样渗透率随着瓦斯压力的增大表现为先快速下降,在瓦斯压力处于0.6MPa时,渗透率下降速度出现平缓趋势,煤样渗透率与瓦斯压力呈现为斜“V”字变化趋势;随着围压的增大,煤体渗透性呈负指数形式减小;在不同瓦斯压力、不同围压条件下,随着振动频率的增加,煤体渗透率以指数方式呈递增趋势;在0HZ-40HZ频率段时,煤体渗透率的提升率整体是上升的,在40HZ-70HZ频率段时,煤样渗透性的提升速度有所降低,但相较于振动较低频率的煤样渗透率是提升的;在围压保持不变,不同瓦斯压力条件下,10-30目的煤样比40-60目煤样的渗透性整体提高了7%左右;在瓦斯压力保持不变,不同围压条件下,10-30目的煤样比40-60目的煤样的渗透性整体提高了10%左右。
[Abstract]:In this paper , the change law of coal body ' s permeability is studied by studying the characteristics of gas seepage and desorption in coal body . but the permeability of the coal sample of 10 - 30 meshes is improved by about 7 percent compared with that of the 40 - 60 mesh coal sample under the condition of constant confining pressure and different gas pressure , and the permeability of the coal sample of 10 - 30 meshes is improved by about 10 percent compared with the coal sample of 40 - 60 meshes under different confining pressure conditions .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712

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本文编号：1875628