發(fā)布時(shí)間：2017-06-17 13:10

  本文關(guān)鍵詞：水分對(duì)煤瓦斯解吸性能及力學(xué)特性的影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤層開采過程中,難以避免水分的影響,為保證突出煤層的安全高效開采,研究水分對(duì)煤瓦斯解吸和力學(xué)特性的影響具有重要意義。本文以臥龍湖煤礦8101涌水工作面的為研究背景,綜合運(yùn)用理論分析、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證等研究手段,探討水分對(duì)煤瓦斯解吸性能及煤體力學(xué)特性的影響,并通過現(xiàn)場(chǎng)瓦斯數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬考察,說明水分對(duì)工作面瓦斯解吸以及應(yīng)力分布的影響,為相似地質(zhì)條件煤層開采提供技術(shù)參考。為了研究水分對(duì)煤瓦斯解吸性能的影響,本文采用煤礦瓦斯治理國家工程研究中心的高壓吸附-注水-攪拌-解吸測(cè)試裝置,該儀器解決了先吸附平衡后注水解吸的難題。實(shí)驗(yàn)表明,水對(duì)煤中吸附瓦斯具有置換解吸作用和抑制解吸作用,并通過工作面實(shí)際瓦斯涌出規(guī)律和瓦斯解吸量進(jìn)行了驗(yàn)證。置換解吸作用表明:不同瓦斯吸附平衡壓力下,瓦斯置換量與水分含量變化關(guān)系相似,即水分含量越大,水分對(duì)煤中吸附瓦斯的置換量越大,當(dāng)水分含量達(dá)到9%~11%時(shí),水分對(duì)瓦斯的置換量能達(dá)到25%~35%,超過11%后,再增加水分含量對(duì)置換量的影響將不再明顯。抑制解吸作用表明:不同瓦斯吸附平衡壓力下,瓦斯解吸量與水分含量變化關(guān)系相似,即水分含量越大,瓦斯解吸量越小,且存在極限值,當(dāng)水分含量達(dá)到9%~11%之間時(shí),水分對(duì)120 min瓦斯解吸抑制效率在45%~55%之間。通過不同水分含量下的型煤力學(xué)實(shí)驗(yàn),得到了水分對(duì)型煤力學(xué)特性參數(shù)的影響規(guī)律,即隨著水分含量的增大,抗壓強(qiáng)度降低,峰值應(yīng)變?cè)黾?彈性模量降低,摩擦角和內(nèi)聚力也逐漸降低;抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、彈性模量、內(nèi)聚力與水分含量均呈指數(shù)變化關(guān)系,摩擦角與水分含量呈線性變化關(guān)系;圍壓越大,水分含量對(duì)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和彈性模量的影響越大。現(xiàn)場(chǎng)瓦斯數(shù)據(jù)表明,增大煤體水分含量,煤體中吸附瓦斯首先會(huì)受到置換解吸作用影響,部分吸附瓦斯被置換成為游離瓦斯提前釋放,當(dāng)工作面煤體卸壓或者采落時(shí),煤體瓦斯降壓解吸將受到抑制作用,使得潤濕煤體的瓦斯解吸量和解吸速度小于干燥煤體,減少工作面落煤瓦斯涌出。為了研究水分改變煤體力學(xué)特性對(duì)工作面應(yīng)力分布演化造成的影響,采用FLAC3D數(shù)值模擬手段,分析煤層在圍壓4 MPa時(shí)不同水分含量區(qū)域的開挖情況,結(jié)果表明,由于水分的影響,煤層的力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生變化,工作面前方含水區(qū)域相比于開切眼附近的正常區(qū)域,卸壓帶寬度出現(xiàn)了不同程度的增大,最大垂直應(yīng)力向煤壁深處轉(zhuǎn)移。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯 水分 解吸 力學(xué)特性
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-24
• 1.1 研究目的與意義18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題19-23
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線23-24
• 2 試驗(yàn)煤樣物性參數(shù)測(cè)定及煤層瓦斯賦存特征24-31
• 2.1 試驗(yàn)礦井基本概況24-27
• 2.2 煤的基本物性參數(shù)測(cè)定27-29
• 2.3 煤層瓦斯賦存特征29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 水分對(duì)煤瓦斯解吸性能的影響31-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法31-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化33-36
• 3.3 注水解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析36-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 水分對(duì)煤力學(xué)特性的影響42-59
• 4.1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介42-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法45-48
• 4.3 力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析48-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 工作面涌水對(duì)煤體瓦斯解吸和應(yīng)力分布的影響59-74
• 5.1 8101 工作面概況59-60
• 5.2 8101 工作面水源分析及含水率測(cè)定60-63
• 5.3 水分對(duì)煤瓦斯解吸性能影響的現(xiàn)場(chǎng)考察63-65
• 5.4 涌水工作面應(yīng)力分布模擬考察65-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 主要結(jié)論和展望74-76
• 6.1 主要結(jié)論74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡(jiǎn)歷80-82
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：458432