本文選題：含水率 + 加載速率　； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：眾所周知,我國煤礦中危害最大的災難即煤巖瓦斯動力災害,其中煤與瓦斯突出事故的危險性及危害性首居其位�？刹汕�,煤體原應力處于平衡狀態(tài),但當采動加載時原平衡狀態(tài)轉變?yōu)樵黾哟怪睉Φ匠^荷載極限,同時降低水平應力的采動響應過程。發(fā)生煤與瓦斯突出時產(chǎn)生變形、破裂過程中會以聲波的形式進行傳播煤巖體內部微裂隙結構、地應力變化等可以作為預兆信息,本論文利用WYS-800微機控制電液伺服三軸瓦斯?jié)B流實驗裝置及聲發(fā)射檢測系統(tǒng),結合水分、瓦斯及不同加載速率綜合因素,改進了加載條件及過程,除了研究力學性質、聲發(fā)射信號序列演化規(guī)律,并新添加了滲流性能。具體研究內容如下:(1)不同加載速率下試件的應力應變力學特性很相似,但隨著試件加載速率的增大,軸向應力峰值明顯降低。同時不同加載速率加載過程試件出現(xiàn)體積擴容現(xiàn)象。(2)在瓦斯壓力為1MPa、圍壓卸載速率為0.01MPa/s加載條件下,煤樣滲流速率、滲透率與加載速率呈正相關非線性趨勢,但滲流速率、滲透率隨著加載速率增大其變化速率減小。指數(shù)函數(shù)k=a-bc~x可以更好表征加載速率與滲流速率、滲透率關系,其中a、b、c為擬合系數(shù)。該關系式中對于高含水率試件擬合度會更高。(3)與高含水率試件相比,含水率煤樣的滲透率和滲流速率隨著含水率的增大。相同含水率條件下,加載速率的變化幅度越大,滲透率和滲流速率增大的幅度也越大。不同含水率下的含瓦斯煤滲透率呈現(xiàn)一定下降趨勢,且含水率與滲透率之間符合二次多項式關系,加載速率越大,擬合效果越好。(4)煤體初始瓦斯?jié)B流過程中聲發(fā)射信號出現(xiàn)間歇性特征,即出現(xiàn)一個密集段后緊接著一個短暫的間歇段,間歇段內的信號相比于密集度較微,整個滲流過程聲發(fā)射信號逐漸減弱。但隨著含水率的增大,初始瓦斯?jié)B流過程聲發(fā)射信號呈現(xiàn)逐漸增大趨勢。(5)不同含水率條件下試件受載過程中聲發(fā)射計數(shù)率變化與應力變化趨勢幾乎一致。隨著含水率的遞增,應力峰值及聲發(fā)射累積計數(shù)呈現(xiàn)減弱趨勢。對比不同加載速率下含瓦斯煤受載過程的聲發(fā)射特征參數(shù)表明加載速率越大,試件整個過程聲發(fā)射事件數(shù)越多,且平均幅值越大。在試件破壞前,聲發(fā)射事件數(shù)積聚增多,直至破壞。其中可用冪函數(shù)來表征加載速率與聲發(fā)射累積計數(shù)之間的關系。此論文研究的是利用聲發(fā)射技術捕捉有效聲波預兆信息,監(jiān)測分析的結果對于監(jiān)測煤體內部損傷機制、演化過程及優(yōu)化含瓦斯煤動力災害的預測預防治理措施有實際應用意義。
[Abstract]:It is well known that coal and gas power disaster is the most harmful disaster in coal mine in China, in which coal and gas outburst accidents are the most dangerous and harmful. Before mining, the original stress of coal body is in equilibrium state, but the original equilibrium state changes to increase vertical stress to exceed the limit of load when mining is loaded, and at the same time reduce the dynamic response process of horizontal stress. When coal and gas outburst occur, deformation will occur, and in the process of rupture, the micro-fracture structure of coal and rock mass will be propagated in the form of sound waves, and the variation of in-situ stress can be used as a precursor information. In this paper, WYS-800 microcomputer is used to control the electro-hydraulic servo triaxial gas seepage experimental device and acoustic emission detection system. Combined with the comprehensive factors of moisture, gas and different loading rates, the loading conditions and processes are improved, except for the study of mechanical properties. The evolution rule of acoustic emission signal sequence and the new seepage performance are added. The results are as follows: (1) the stress-strain properties of specimens at different loading rates are very similar, but with the increase of loading rate, the axial stress peak value decreases obviously. At the same time, under the condition of gas pressure of 1MPa and confining pressure of 0.01MPa/s loading, the seepage rate, permeability and loading rate of coal sample are positively correlated with nonlinear trend, but the seepage rate is positive. The permeability decreases with the increase of loading rate. The exponential function k=a-bc~x can better characterize the relationship between loading rate, seepage rate and permeability. In this relation, the fitting degree of high moisture content specimen will be higher than that of high water cut sample, and the permeability and seepage rate of water cut coal sample will increase with the increase of water content. Under the same water cut, the larger the range of loading rate, the larger the increase of permeability and seepage rate. The permeability of gas-bearing coal under different water cut shows a certain decreasing trend, and the relation between water cut and permeability accords with quadratic polynomial relation, and the loading rate is higher. The better the fitting effect is, the more intermittent the acoustic emission signals appear in the initial gas seepage process of coal body, that is, a dense section followed by a short interval section, and the signal in the intermittent section is less than that in the dense section. The acoustic emission signal decreases gradually during the whole seepage process. However, with the increase of water content, the acoustic emission signal of initial gas seepage process gradually increases. 5) under different water content, the change of acoustic emission counting rate is almost consistent with the change trend of stress. With the increase of water content, the peak stress and the cumulative acoustic emission (AE) count tend to weaken. Compared with the acoustic emission characteristic parameters of the loading process of gas-bearing coal under different loading rates, the larger the loading rate, the more the number of acoustic emission events and the larger the average amplitude. Before the specimen was destroyed, the number of acoustic emission events accumulated and increased until the damage. The power function can be used to characterize the relationship between loading rate and cumulative acoustic emission counting. In this paper, acoustic emission technology is used to capture effective acoustic precursor information. The results of monitoring and analysis are of practical significance for monitoring the internal damage mechanism of coal body, the evolution process and optimizing the prevention and control measures for the prediction and control of coal-bearing power disaster.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD713

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本文編號：1794974