【摘 要】
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为研究不同层理煤破坏声发射RA-AF特征,开展了0°、30°、60°、90°层理夹角煤单轴压缩破坏试验,同步采集了煤体力学和声发射数据,分析了RA-AF特征与裂纹扩展模式的关系.结果表明:第Ⅰ和第Ⅱ阶段,声发射计数水平较低,第Ⅲ阶段,计数值逐渐增加,在第Ⅳ阶段,α=0°和60°时,声发射计数更多,峰值较高;α=0°和90°时,张拉破坏占比分别为58.44％和58.06％,裂纹以张拉破坏为主;α=30°时,张拉剪切破坏占比相当,裂纹表现为张剪复合破坏;α=60°时,试样剪切破坏占比68.14％,裂纹以剪切破
【机 构】
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北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083;北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;中国劳动关系学院 安全工程学院,北京 100048;山东能源集团有限公司
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为研究不同层理煤破坏声发射RA-AF特征,开展了0°、30°、60°、90°层理夹角煤单轴压缩破坏试验,同步采集了煤体力学和声发射数据,分析了RA-AF特征与裂纹扩展模式的关系.结果表明:第Ⅰ和第Ⅱ阶段,声发射计数水平较低,第Ⅲ阶段,计数值逐渐增加,在第Ⅳ阶段,α=0°和60°时,声发射计数更多,峰值较高;α=0°和90°时,张拉破坏占比分别为58.44％和58.06％,裂纹以张拉破坏为主;α=30°时,张拉剪切破坏占比相当,裂纹表现为张剪复合破坏;α=60°时,试样剪切破坏占比68.14％,裂纹以剪切破坏为主.
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对比了传统石英砂与陶粒支撑剂在压裂过程中的运移情况,认为石英砂压裂产生的砂堤和悬砂区范围明显小于陶粒支撑剂,且造缝能力弱于陶粒;之后,采用物理实验与数值模拟相结合的方法研究了沁水盆地高河地区煤层气井QS01井在压裂过程中陶粒的运移规律及粒径配比.结果表明:在闭合压力相同时,大粒径陶粒的导流能力强于小粒径陶粒;大粒径陶粒随闭合压力增加导流能力下降速度变慢,说明大粒径陶粒在高闭合压力下仍得到了有效的支撑;250～380μm,380～1000μm和830～1400μm的陶粒配比为1:6:2时,平均支撑剂浓度最大
为了提高瓦斯抽采效果,探究冻融循环实验对煤体孔隙的改造特征;将真空饱水的无烟煤样放置在冷冻箱(-20℃)中,利用核磁共振T2图谱分析不同冻融循环次数后的致裂效果,研究了煤样冻融前后孔隙结构的变化.结果表明:第1～第3次的冻融循环过程中T2图谱面积增幅较大,且在第3次冻融循环中达到最大值42.41％;第4～第9次冻融循环的T2图谱面积增幅不断减小,冻融循环煤体致裂效果不断减小;在第3次冻融循环过程中,孔隙结构变化最大;综合分析认为3次冻融循环为最佳冻融次数.
漏风强度不仅加大煤自燃的危险性,而且是采空区遗煤自燃引发煤火灾害的致因.为探究火区启封时漏风强度对遗煤自燃特性的影响,利用煤自燃特性测定装置对煤样进行程序升温实验,然后运用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)进行分析,得到不同气体环境下各特征温度点官能团相对含量变化.结果表明:含氧基团中,伴随温度阶段的提升,-COOH含量整体上升,-C-O-含量波动虽不明显,但整体含量较高;-OH官能团中,在各温度阶段都有存在且谱峰强度明显;脂肪烃中,-CH3和-CH2的谱峰面积均较大,无论干空气或氮气氛围各温度点都有参与反
注CO2增产煤层气的机理有置换、载携和稀释扩散等,均与煤孔隙息息相关.为厘清煤孔隙对原位注CO2置驱CH4的影响,分析了 3个原煤煤样的孔隙特征,采用自行研制的受载煤体注气置驱甲烷实验台,研究不同条件下原煤渗透性和吸附性,开展原位注CO2置驱CH4分步实验,深入探讨置驱的全过程.实验结果表明:YCW褐煤、SL肥煤和YMY无烟煤吸附孔占比依次为28.71％、88.24％和89.24％,渗流孔发育程度依次降低;随煤变质程度升高,煤吸附性变大、渗透性变小;置驱过程分为3个时期,早期阶段注入CO2主要起置换作用,
为探究瓦斯抽采钻孔孔周煤岩体渐进性破坏过程中裂隙和应变能演化特征,设计了完整试样和含孔试样,开展渐进性破坏试验;通过VIC-3D观测系统,获取试样表面变形情况,计算并分析试样表面裂隙动态演化过程,裂隙分布情况及应变能演化特征.研究结果表明:含孔试样抗压强度较低,且钻孔孔周产生较多裂隙,孔上下两侧变形严重,表明在实际钻孔施工过程中,煤岩体抗压强度会大幅下降,钻孔周围产生较多裂隙,从而造成钻孔破坏,甚至塌孔;渐进性破坏过程中,孔周煤岩体表面裂隙发生动态演化,其动态演化过程与加载应力呈对应关系,同时通过对比裂隙
为研究硅化作用对煤低温氧化特性参数的影响,采用电镜扫描技术,分别对硅化煤与非硅化煤进行扫描电镜试验,观察其孔隙结构的差异;并利用煤自燃程序升温试验系统进行试验测试,得到不同温度下2种煤样低温氧化特征与标志气体变化规律,在此基础上分析其在低温氧化进程中不同温度下的耗氧速率.结果表明:硅化作用使煤体孔隙变大,比表面积增加,一方面有利于气体在煤体中赋存,另一方面煤体与氧气的复合反应更充分,硅化煤更容易氧化自燃;硅化煤氧化过程中生成的标志气体体积分数始终高于非硅化煤,且在温度升高至110℃以后,2种煤样气体产物体
为了研究煤的渗透特性与孔隙特征之间的关系,分别对原煤与型煤的渗透特性进行实验测定,分析了 Klinkenberg修正系数、平均孔隙半径、有效表面孔隙率、平均表面孔隙数、Knudsen扩散系数等反映孔隙结构的特征参数与渗透率之间的关系,同时比较了型煤与原煤在相同渗透率下的各孔隙参数之间的差异.结果表明:与接近于各向同性的型煤相比,原煤中的表面孔隙率低,孔隙数量少,但孔隙直径较大.通过比较原煤与型煤的孔隙结构系数,得到原煤层理方向气体渗透率的修正系数,建立各向异性原煤的渗透率与孔隙结构之间的经验关系,为煤层内
研究了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)3种表面活性剂溶液对晋城无烟煤呼吸性粉尘的抑尘效果.在临界胶束质量分数(CMC)下,利用悬滴法和座滴法分别测定了表面活性剂溶液的动态表面张力和在无烟煤表面的动态接触角;利用分子动力学模拟研究了表面活性剂与无烟煤的吸附强度、胶束的稳定性以及单分子在水中的扩散系数.实验结果表明:AEO9溶液对煤尘的降尘效果最好,SDS次之,DTAB最差;在临界胶束质量分数(CMC)以上,悬滴平衡态表面张力值依次是AEO9
基于目前煤炭燃烧废弃物粉煤灰的工业应用问题,提出了用粉煤灰代替砂子作为煤矿巷道壁面喷浆材料的主原料,研究了粉煤灰代替砂子对喷浆材料抗压强度的影响,进行了利用Na2SO4、NaOH、Na2SiO3 3种碱性激发剂对粉煤灰喷浆材料进行活性激发的研究.结果表明:粉煤灰完全代替砂子时喷浆材料的抗压强度低于传统喷浆材料,无法满足现场应用需求,但在添加适量的碱性激发剂后能有效解决粉煤灰喷浆材料存在的抗压强度问题,且当Na2SO4添加量为3％时,粉煤灰喷浆材料抗压强度提升效果最好.
为研究多因素影响下重力热管的提热性能,采用正交实验方法研究工质种类、充液率,以及长径比等内在因素的综合效应,并对实验结果采用多指标权重与极差分析法进行分析,得出重力热管最佳提热性能的组合因素.结果表明:重力热管的使用能有效降低煤堆内部温度,抑制煤堆温度上升;重力热管的产冷量、有效影响半径与煤堆温度成正比;当煤堆温度为70℃左右时,各因素的较优水平组合:工质为Al2O3,充液率为15％,长径比为25.0;当煤堆温度升至210℃时,各因素的较优水平组合:工质为Al2O3,充液率为25％,长径比为25.0.