瓦斯压力对煤体蚀损规律研究

摘要

本文以煤体蚀损规律为研究主线，运用解吸吸附仪、声发射监测设备、MTS816开展了不同瓦斯压力下(1、2、3、4MPa)煤体吸附解吸以及蚀损煤体的压缩试验。取得了以下主要成果:(1)获得了不同瓦斯压力下煤体吸附解吸过程的蚀损规律。随瓦斯压力增大，瓦斯吸附量增大，增幅不断减小;吸附常数a减小而解吸量及最大解吸速度均增大;相同瓦斯压力下，吸附次数越多，瓦斯吸附量越大;吸附初期阶段瓦斯对煤体的蚀损作用明显，吸附前、吸附后期和解吸阶段，蚀损作用轻微;瓦斯压力越大，吸附次数越多，煤体蚀损程度越高。(2)揭示了蚀损煤体的宏细观力学特征。与不含瓦斯煤相比，蚀损煤体破坏过程中具有明显的屈服阶段;随瓦斯压力增大，蚀损煤体强度和弹性模量均降低，脆性增强，且瓦斯压力越大破坏形态趋于粉化型;单轴压缩过程声发射信号在靠近峰前最强，其余时间保持较低水平，瓦斯压力越大，蚀损煤体的破坏持续时间越长，单位时间破坏程度越低。研究瓦斯煤体蚀损规律及其力学特征具有重要的意义，揭示了煤体在瓦斯作用下的蚀损本质，为煤岩瓦斯动力灾害的预测及防治提供了实验基础研究和理论依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤与瓦斯动力灾害研究

1．2．2 吸附解吸特性研究

1．2．3 瓦斯对煤体的蚀损研究

1．2．4 含瓦斯煤力学特性研究

1．3 存在的问题

1．4 研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线图

2 原煤不同瓦斯压力吸附解吸特性研究

2．1 概述

2．2 实验设备

2．2．2 仪器介绍

2．3 实验设计

2．3．2 实验方案

2．4 不同瓦斯压力吸附解吸特性分析

2．4．1 同一煤样吸附解吸特性分析

2．4．2 不同煤样吸附解吸特性分析

2．4．3 两种吸附方式的吸附特性差异

2．5 本章小结

3 瓦斯气体对煤体蚀损规律研究

3．1 概述

3．2 煤体吸附瓦斯蚀损过程的声发射描述

3．2．1 煤体瓦斯吸附全过程的声发射变化特征

3．2．2 瓦斯压力对蚀损程度的影响

3．2．3 吸附次数对蚀损程度的影晌

3．3 基于二次吸附量对蚀损规律的验证

3．3．1 基于吸附量的吸附次数对蚀损程度的影晌

3．3．2 基于吸附量的瓦斯压力对蚀损程度分析

3．4 气体蚀损的理论分析

3．4．1 瓦斯气体蚀损的本质分析

3．4．2 基于吸附特性的蚀损参量确定

3．5 本章总结

4 蚀损煤体的力学特征研究

4．1 概述

4．2 实验设计

4．2．1 实验方案

4．2．2 实验系统

4．3 蚀损煤体单轴压缩破坏的力学特征

4．3．1 蚀损煤体破坏过程分析

4．3．2 蚀损煤体破坏特征及力学参数分析

4．4 蚀损煤体单轴压缩破坏的声发射特征

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 论文不足与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果