冻融循环条件下煤体致裂影响因素与机理研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chifelonh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低、储层压力低等特点,使得瓦斯抽采效果差,容易发生瓦斯灾害事故,亟需安全高效的煤层增透新技术。低温冷冻致裂增透是一种新的煤层增透技术,煤体致裂增透效果明显。国内外学者对低温冷冻砂岩、页岩等开展了实验和理论研究,研究了冷冻时间、水饱和度对岩样孔裂隙特征影响,但对煤体致裂的影响因素及机理研究相对较少。本文对不同变质程度煤样采用核磁共振技术,研究不同冷源、不同冻融循环次数条件下,煤样孔裂隙扩展特性、影响因素及机理等内容,研究成果可为低渗透性煤层低温冷冻致裂增透、强化抽采、低温冷冻石门快速揭煤新工艺等提供理论基础和技术支撑。在前人研究的基础上,本论文通过研究得到如下研究成果:(1)冻融作用对煤体孔隙结构特征改造效果明显。利用核磁共振技术对冻融前后的无烟煤和焦煤的内部孔隙结构开展研究。通过对冻融前后各煤样T2图谱面积变化的对比分析,认为冻融循环作用能够促进煤样内部孔隙结构发育,且焦煤的冻融损伤程度大于无烟煤;随着冻融次数的增加,各煤样T2图谱面积均增加,图谱面积增幅逐渐减小;3次冻融循环时,冷冻箱冻融对煤样的孔隙结构改造效果好于液氮冻融,6次及9次冻融循环时,液氮冻融对煤体孔隙结构的改造效果要大于冷冻箱冻融。(2)煤样瓦斯放散实验证明了冻融循环作用对煤体孔隙结构特征的改造。通过对冻融前后无烟煤和焦煤瓦斯放散参数(放散量、放散速度、扩散系数)的测定,测定结果表明,冻融损伤能够改造煤体的孔隙结构,有效增加煤体的渗透性,减小瓦斯扩散阻力,有助于瓦斯解吸,煤体的极限瓦斯解吸量增加,解吸速度和有效扩散系数增大。(3)探讨了冻融循环条件下煤样致裂机理。认为煤样破裂是由煤基质产生的热应力和水冰相变产生的冻胀力综合作用所致。液氮冻融作用对煤体产生的裂隙尖端热应力强度因子大于冷冻箱冻融作用,无烟煤热应力强度因子大于焦煤;冷冻箱冻融循环煤样产生的冻胀力大于液氮冻融循环,焦煤冻胀力均大于无烟煤,与实验结果一致。通过上述研究,确立了冷源为影响冻融循环条件下煤体致裂的主要因素,煤样变质程度次之,冻融次数影响最小。
其他文献
自动驾驶技术可以从根本上提高交通的安全性、出行的高效性以及驾驶的舒适性。自动驾驶汽车安全运行的关键部件之一是可靠的环境感知系统。这种感知系统通常是硬件和软件的组合。不同的传感器是自动驾驶汽车环境感知系统硬件的主要组成,而且三维激光雷达是最流行的组件之一。无论是白天还是夜晚,无论是否有眩光和阴影,三维激光雷达都非常稳定。针对自动驾驶车辆基于相机等传感器收集图像的目标检测方法受限于光照等影响,在夜间不
以人工智能(AI)为代表的技术正在引领第四次工业革命,在各行业中发挥着不可或缺的作用。如何开展人工智能教育成为目前我国中小学需要面对的迫切问题。本文通过文献总结和分析的方式,根据地理学科教学特点,对人工智能在未来高中地理教学中的影响和应用进行了分析和探索。人工智能可以帮助教师实现个性化教学,并提高学生的空间思维能力。同时,基于大数据的机器学习和虚拟现实技术在高中地理学科中的应用,可以激发学生学习的
高硅铝合金作为新型电子封装材料,具有密度小、热稳定性好、比强度和比刚度高等优点,有望取代可伐合金等传统的电子封装材料,在航空航天、电子封装等领域有广阔的应用前景。本文使用高硅铝合金(CE11)与可伐合金(4J29)作为研究对象,研制新型钎料实现异种材料之间的连接。使用Al-Si-Cu系钎料,改变Si和Cu的配比,对钎料及钎焊接头进行分析测试,获得最优中间钎料的配比为Al-7.5Si-23Cu。向A
本研究结合生物活性玻璃(BG)的优势,通过不同的制备方法,制备出了纳米球形生物活性玻璃(NBG),内容如下:(1)采用单一模板法制备BG,结果表明:合成的BG是CaO-SiO2的二元微米生物活性玻璃(MBG),MBG粒径在微米(418-1250nm)范围内且为均匀球形;模拟体液浸泡实验结果表明,随着粒径的增加,生成羟基磷灰石(HA)的能力降低。(2)以双模板剂法制备微米生物活性玻璃(MBG),结果
住宅建筑中使用的天然气持续泄漏且满足爆炸条件,便可发生爆炸,对人们的人身安全和财产安全造成伤害。住宅建筑中的窗口平常的主要用途为通风和采光。发生天然气爆炸事故时,作为住宅建筑中与外界联通的主要建筑部件,此时窗口作为泄爆口极其重要。住宅建筑中的常见窗口在形状上近似可分为正方形和长方形,在面积大小和开口位置上存在差异。因此,分别开展正方形和长方形泄爆口,在不同泄爆面积和开口位置条件下的爆炸研究,进而确
地基梁是建筑工程中常见的基础结构,广泛应用于各类民用和工业建筑中,例如公路建设、铁路轨道设计中的条形基础、格式梁基础以及桥梁等建筑结构,并且大多数的工程结构都可简化成弹性地基梁的计算。弹性地基梁的计算虽是一个经典的研究领域,但随着时代的进步,新的地基模型和计算方法层出不穷,学者们对地基梁的研究至今仍在不断完善和发展。查阅大量文献后发现,大多数研究人员都基于Winkler地基模型展开研究,所采用的方
本文以学校涉农专业《果树优质高产栽培(南方本)》新型活页式教材开发为例,基于企业典型工作任务,论述新型活页式教材的编写要求,提出企业供需调研、开发课程标准、组织课程内容、优化教学方法、制订考评内容等教学建议,为中职"三教"改革提供参考。
本文针对晋煤集团长平煤矿3号主采煤层在采用水力化措施强化抽采时,未确定抽采的影响范围,导致缺乏优化合理的钻孔布置设计参数的技术难题,开展“长平煤矿顺层钻孔水力冲孔影响范围渐变规律”研究。本文主要研究了以下几个方面的内容:首先,借助COMSOL Multiphysics模拟软件,建立煤层瓦斯运移流固耦合数学模型。模拟出在不同冲出煤量情况下,水力冲孔有效影响半径变化规律,据此得出合理冲出煤量。并在冲出
甲烷作为一种清洁能源在生产生活中被广泛应用,但其在输运储存过程中的爆炸事故时有发生。传统无机矿物粉体抑爆剂因具有经济环保特点成为抑爆剂研究的重要方向,但其抑爆性能较差很难在工业生产中应用。最新研究表明,矿物粉体含磷官能团化可发挥重要的化学阻燃灭火特性。受此启发,本文采用葡萄糖酸溶液浸渍法和硅烷偶联剂接枝法分别制备出表面具有羟基、巯基和脲基官能团的蒙脱石改性粉体,探究这三种有机官能团对其甲烷抑爆性能
随着矿山开采深度的不断增加,矿井的高温热害现象越来越严重,同时井下空气经常处于高湿状态,尤其是掘进工作面,空气湿度经常达到90%以上,高温高湿的工作环境严重影响职工的身心健康、生命安全和企业的经济效益。本文首先通过对井下掘进巷道中风流与围岩热湿交换理论的分析,揭示风流与巷道壁面的温湿交换规律。并以平煤十三矿己四大巷为研究对象,通过对高温岩巷现场资料的收集,分别采用热源分析法、焓差法、负荷计算简化法