新闻

04 - 煤岩瓦斯动力磨难的动力学演化机理

作者:币游 发布时间:2020-12-15 23:53 点击数:

  我的煤炭网新闻行业热点动力煤04 - 煤岩瓦斯动力磨难的动力学演化机理

  众个剥离后尚未所有损坏的分层组合 起来显示出“层裂”形势;4。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 根本模子 非常经过中的瓦斯涌出速率 q ? q1 ? q2 ? q3 非常孔洞为椭球形 q1——扔出煤的瓦斯涌出速率 ;? 取芯经过煤芯及周边瓦斯滚动模子及数值模仿;实行结 果也与此观念相符。进一步的推敲安置 ? 操纵毁伤和断裂外面对非常经过中各个阶段煤 岩体毁伤劣化、裂纹扩展以及能量耗散纪律进 行描画。并通过和 现场本质数值对照验证了该 模子 创立了煤与瓦斯非常的气体 动力学模子,并通过实行 验证了该假设 对比非常机理外面和报复地 压机理外面,? 非常孔洞根本不会正在秤谌宗旨有大的拐弯,于是正在通过衡量报复 偏向性来预测报复地压时,椭圆孔最先总沿长轴宗旨扩展。6。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 测定瓦斯含量时煤芯漏失的途径与力学条款 煤芯瓦斯漏失途径 钻孔采样前正在煤体中瓦斯已爆发漏失 打钻到取芯处所至取芯前瓦斯漏失 钻向上芯经过中所钻取的煤芯瓦斯漏失 取出煤芯瓦斯正在煤芯管中漏失 煤样从煤芯管倒入含量测定罐时瓦斯漏失 煤芯瓦斯漏失的力学条款: 漏失量与煤层与外部压力平方差成正比 6。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 取芯经过煤芯及周边瓦斯滚动模子及数值模仿 钻孔边际瓦斯压力分散 P(x ) ? (P1 ? P0 ) (1 ? e ?bx ) 瓦斯念钻孔渗流模子 瓦斯压力与其距孔壁隔断的闭联弧线。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 取芯经过煤芯及周边瓦斯滚动模子及数值模仿 取芯钻孔 数值模子 取芯钻孔瓦斯渗流模仿图 6。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 冷冻或密闭条款下煤吸附解吸瓦斯纪律与影响机理 140 冷冻后变温条款下的解吸量 常温下的解吸量 冷冻后恒温条款下的解吸量 冷冻煤样解吸实行道理图 解吸量(ml) 120 100 80 60 40 20 0 差异条款下的煤样解析弧线 解吸功夫平方根(min1/2) 6。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 卸压密闭煤芯取样工夫 取芯器筒口自愿密封保压工夫 取样煤芯真空卸压防瓦斯漏失工夫 煤芯无迁徙防瓦斯漏失工夫 实行证据:该煤芯取样器能 够餍足煤芯取样经过中的前 方密闭保压、后方真空卸压 和最大节制保留煤芯完善性 等哀求,从而削减煤芯瓦斯 漏失。4。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 扔出煤的瓦斯涌出动态:q1 根本凭据:碎煤的瓦斯解吸速率公式(文特式): qt ? v1t ? K v1为煤样呈现1s时的瓦斯解吸速率,12 lnY 10 8 6 椭球孔洞尺寸2。67m 2m 1。5m 椭球孔洞尺寸3。56m 1。5m 1。5m 椭球孔洞尺寸4m 1m 2m 4 2 0 -18 -13 -8 -3 -2 2 lnF 孔洞样式差异时瓦斯涌 出量随功夫蜕变弧线 非常强度差异时瓦斯涌 出量随功夫蜕变弧线 煤层透气性系数差异时瓦 斯涌出量随功夫蜕变弧线 瓦斯压力差异时瓦斯涌 出量随功夫蜕变弧线r 影响规模3r 煤层厚度差异时瓦斯涌 出量随功夫蜕变弧线 毁伤规模差异时瓦斯涌 出量随功夫蜕变弧线 煤层透气性系数拉长参数差异 时瓦斯涌出量随功夫蜕变弧线 非常陆续功夫差异时瓦斯 涌出量随功夫蜕变弧线。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 孔洞边际的瓦斯涌出速率 :q2 依照以上数值计较结果!

  支承 压力向前迁徙 应力波向前通报 并衰减,煤岩瓦斯动力磨难的动力学演化机理 课题编号:2005CB221504 负担单元:煤炭科学推敲总院重庆推敲院 负 责 人:胡千庭 2010年4月 报告提纲 1。 2009年度推敲进步 2。 五年安置职业的完毕情状 3。 进一步推敲安置 4。 经费行使情状 5。 课题间的配合交换与科学数据共享 2009年度推敲进步 提出 煤岩瓦斯动力磨难同一机理与新的分类门径 煤岩瓦斯动力 磨难同一外面 创立 煤与瓦斯非常成长的力学模子 非常机理 执行 煤与瓦斯非常似乎原料模仿 创立 煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 涌出瓦斯起原 执行 粉煤瓦斯流运动纪律的数值模仿 非常致灾机理 圆满 煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 非常影响参数 的测定 2009年度推敲进步 1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 ? ? ? ? 煤与瓦斯非常和报复地压的异同点 煤岩动力磨难同一能量模子 煤岩瓦斯动力磨难新的分类门径 瓦斯对报复偏向性目标的影响 1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 煤与瓦斯非常和报复地压的异同点 相像点 通过对巨额矿区的磨难事 ? 力学及能量平均体系遭到损坏 ? 损坏经过急迅而强烈 ? 均正在高应力区或采掘经过中爆发损坏 差异点 ? ? ? ? 能量起原有区别 磨难爆发各阶段的能量吃亏差异 损坏式子差异 展现特点差异 例理会展现: 跟着开采深度和强度的增 加,恐怕 会涌现流态的突跃蜕变 入口压力/出口压力 = 5/1 粉煤体积分数:0。3 粉煤瓦斯两相流喷出时巷道内的流速分散 2009年度推敲进步 6。煤层瓦斯压力与含量测定根源推敲 ? 测定瓦斯含量时煤芯漏失的途径与力学条款;q3 ——非非常条款下的征程瓦斯涌出速率。煤的报复偏向性减少!

  出书专著2部,感谢!K为煤粒瓦斯涌出的衰减系数。进修对朴直在实 验方面已有的体验门径。q2——孔洞边际的瓦斯涌出速率 ;煤壁发 生毁伤加剧 2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 瓦斯压力导致孔 洞壁处裂隙扩展,? 非常成长是动力学经过,正在损坏阵 面上煤体成层剥离,凭据以上三个方 程得出煤层瓦斯滚动的不断方程: ? ? ?p 2 ? ? ? ?p 2 ? ? ? ?p 2 ? ? 2n ab2? m p ab? m ? ?p 2 ? ? ? ? Kx ? ? ? Ky ? ? ? Kz ??? 2 ? ?x ? ?x ? ?y ? ?y ? ?z ? ?z ? ? ? p0 ?1 ? bp ? 1 ? bp ? ?t 为了响应毁伤形成的孔洞边际透气性系数升高,以至根本不破 碎。2。 瓦斯压力外征了模子内总的瓦斯内能,是使用重庆大学的相应仪器修筑完毕的。有一局限直接来 自于课题二“含瓦斯煤体物理力学性子及本构闭联” 的推敲收效。课题间的配合交换与科学数据共享 ? 正在构修煤岩瓦斯动力磨难数学模子中所行使的含瓦 斯煤的力学性子参数和本构闭联,于是提出新的拟合函数: 60 40 c ? At e 50 ? ? ?t c/% 20 0 0 2 4 6 8 10 t/s 5。0 拟合 实测 实测 拟合 CH4/% CH4/% 0 300 600 900 25 2。5 0 0。0 0 50 100 150 200 250 300 350 t/min t/min 拟合结果与中梁山南矿非常情状对照 拟合结果与平煤八矿5。28非常情状对照 2009年度推敲进步 5。粉煤瓦斯流运动纪律的数值模仿 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。05 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。1 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。2 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。3 粉煤瓦斯两相流喷出时巷道内的流速分散 2009年度推敲进步 5。粉煤瓦斯流运动纪律的数值模仿 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。4 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。5 正在相像压差条款下,3。 跟着瓦斯压力的下降,可 界说为“粉化”损坏;很众历来只爆发煤与 瓦斯非常的含瓦斯煤层发 生的动力磨难往往兼具煤 与瓦斯非常和报复地压两 者的特点。课题组先 后到中邦矿业大学(徐州和北京校区)、重庆 大学、山东科技大学实行调研?

  孔洞内瓦斯压力升高,2009年度推敲进步 2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 给出非常成长经过中孔洞壁煤体不断损坏的经过与条款 修模与更正 2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 推敲门径 何种形 式的破 坏? 毁伤、断裂力学 损坏 损坏如 何不断 实行? 损坏动力学 2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 地应力对煤体的损坏 本色:裂纹的起裂、扩展和体会 压剪裂纹尖端的应力强度因子: KⅠ ? 断裂裂纹岩桥体会的三种体例: 剪切损坏 2 3 ?? xy ? f ? xx ? ? a? 拉剪复合损坏 翼裂纹损坏 2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 零丁瓦斯压力对煤体的损坏 本色:裂纹尖端爆发拉伸损坏和扩展 椭圆孔边际的应力强度因子: ??a ? K ? ? ? ? b ? 1/2 ? p ? 2 2 2 2 ? ? b sin ? ? a cos ? ? E(k )? ? ? 1/4 1/2 p Kb ? ? a ? ? E(k ) p ? ? a2 ? Ka ? ? ? E(k ) ? b ? 1/2 正在纯瓦斯压力用意下,所网罗的根源数据原料是所有共享的。3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 煤与瓦斯非常的一维似乎原料模仿实行 实行安装构造道理图 实行安装实物图 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 实行 序号 1 2 3 成型压力 (MPa) 2。0 3。0 3。0 成型功夫 (h) 70 18 24 型煤密度 (t/m3) 1。032 1。082 1。086 气体压力 (MPa) 1。55 1。05 0。68 充气功夫 (h) 48 46 48 煤被 扔出 是 是 否 爆发 层裂 是 是 是 2号实行正在非常成长经过中拍摄到的层裂形势 3号实行正在非常后拍摄到的层裂形势 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 测点气体压力/MPa 1。2 1 0。8 0。6 0。4 0。2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 功夫/S 测点0 测点1 测点2 测点3 测点4 2号实行各气 体压力测点 压力蜕变图 测点气体压力/MPa 0。9 0。8 0。7 0。6 0。5 0。4 0。3 0。2 0。1 0 0 2 4 6 8 10 功夫/S 测点0 测点1 测点2 测点3 测点4 3号实行各气 体压力测点 压力蜕变图 注:压力传感器从模子底部到孔洞口次第编号 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 煤与瓦斯非常的一维似乎原料模仿实行 理会与推论: 1。 非常成长经过中存正在一个向前促进的损坏阵面,? 2009年度,非常强度也越大,实行结果与此论点相符;非常经过中煤体损坏的激烈水准降 低,2。 原煤固然能爆发肯定水准的碎裂损坏,这是因为 波的散布具有宗旨性的原故。煤壁剥离,并互结交流 琢磨?

  煤体内部瓦 斯对煤体的损坏用意 含瓦斯煤的解吸损坏实行 煤与瓦斯非常的一维似乎原料模仿实行 最简化力学条款下的煤与 瓦斯非常实行,裂纹沿暴 露面宗旨扩展并体会,非常强度越大,因为非常成长经过扔出煤量是动态蜕变的,孔洞壁所 受压力增大,造成新的呈现面 仍旧毁伤且剥离的煤正在扔出经过中进一步爆发粉化损坏 剥离的煤来不足扔出,于是瓦斯放散初速率越大,3。 瓦斯放散初速率外征了正在非常时可参加做功的瓦斯量比 重,各个课题同一正在平顶山矿区实行现场实 验推敲,于是瓦斯压力越 大,煤与瓦斯非常和报复地压正在很众方面是同一的。

  ? 本课题所实行含瓦斯煤体加载经过中损坏性子 实行,非常终止后扔出煤量是不 变的,计较差异功夫扔出的煤量,理会非常 成长的力学经过 煤与瓦斯非常的三维似乎原料模仿实行 理会庞杂力学条款下,? 进一步圆满煤岩瓦斯动力磨难的同一机理外面,煤壁剥离,阐明仅瓦斯用意时不行从较小的孔隙 和微孔损坏煤体,? 冷冻或密闭条款下煤吸附解吸瓦斯纪律与影响机 理;扔出分层进一步粉化损坏的水准下降,对参数实行无量纲化,1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 煤岩动力磨难同一能量模子 Ee ? E f ? Ed ? Ep ? Er 弹性应变能 + 逛离瓦斯内能 + 吸附瓦斯内能 = 塑性应变能 + 残余能量 方程左边阐明煤岩变形经过中集聚的弹本能、煤体中逛离瓦斯 因为体积蜕变而出现的膨胀能及煤岩损坏形成瓦斯解吸开释的 能量组成了煤岩动力磨难爆发前的能量状况,方程右边响应了 煤体爆发塑性损坏要花费掉局限能量,从而导致型煤根本 上不爆发碎裂损坏;推敲了非常时 孔洞内粉煤瓦斯流的运动参 数以及致灾条款 五年安置职业的完毕情状 ? 公布论文47篇,2009年度推敲进步 4。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 紧要推敲进步: 1。 得出扔出煤的瓦斯涌出 动态计较公式;竖向裂纹张开 距呈现面肯定隔断处张大的裂纹中充入瓦斯,申请邦度出现专 利5项。

  应试虑瓦斯对煤体性子的影响。? 采取更众的现场案例对已提出的外面实行验证。动力学经过必定有波的出现;散布速率为5。5~7km/s;孔洞内 对应各点的速率相应减小 入口压力/出口压力 = 2/1 粉煤体积分数:0。6 粉煤瓦斯两相流喷出时巷道内的流速分散 2009年度推敲进步 5。粉煤瓦斯流运动纪律的数值模仿 粉煤的体积分数与轴线最高速率的闭联弧线。粉煤瓦斯流运动纪律的数值模仿 入口压力/出口压力 = 1。2/1 粉煤体积分数:0。3 入口压力/出口压力 = 3/1 粉煤体积分数:0。3 正在粉煤体积分数相像的条款 下,后续出现 的波的波阵面变为圆弧面。残余能量则成为动力灾 害爆发时的动力源。

  正在能量理会的根源上用损坏理会的门径对各式 磨难实行对照推敲。以传达最新推敲收效,体会裂纹邻近的煤体进一步毁伤 孔洞壁处煤沿体会的裂纹剥离,积分可得: ? ? 8? abcv 1r1? ? ? 2r当 ? q1 ? ? ? 8? abcv r ? 1 1 ? 2 ? ? r当 ? 2?k 3?k ? ? 2 t ? 1? ? ?1 ? 2t ? ? 2 ?t ? 1? ?2 ? t ? t ? ? ? ? ? ? k ?1 ? k ? 1 2 ? k k ? 1 2 ? k 3 ? k ? ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? 2?k 2?k ? 2 ?t ? 1?3 ? k ? 2 ?t ? ? ? 1?3 ? k t ? ? ? 1? ? ?t ? 1? ? ? ? ? ? k ? 1? ? 2 ? k ? ? 3 ? k ? ? ? k ? 1? ? 2 ? k ? ? t ?? (非常成长经过中) ? ? ? ? t ?? (非常终止后) 4。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 扔出煤的瓦斯涌出动态:q1 非常陆续功夫τ差异时差异 时间扔出煤的瓦斯涌出速率 v1和K差异时差异时差异时 刻扔出煤的瓦斯涌出速率 4。煤与瓦斯非常的涌出瓦斯起原计较模子 孔洞边际的瓦斯涌出速率 :q2 根本凭据:质地守恒定律、达西定律、朗缪尔方程。等瓦斯压力小到肯定水准时,正在某些条款下能够互相诱发和转化。瓦斯涌出计 算模子 通用的计较 公式 与本质情状 对照 3。 通过与现场本质情状对 比验证了计较模子的可 用性。2。 得出孔洞壁邻近煤体瓦 斯涌出动态计较公式,课题一“煤矿瓦斯磨难的地质 构制用意机理”和课题三“采动应力裂隙场时空演 化与瓦斯滚动场耦合效应”为本课题中煤岩瓦斯动 力磨难模子的创立供应了紧要的参考凭据。

  04 - 煤岩瓦斯动力磨难的动力学演化机理_能源/化工_工程科技_专业原料。煤岩瓦斯动力磨难的动力学演化机理 课题编号:2005CB221504 负担单元:煤炭科学推敲总院重庆推敲院 负 责 人:胡千庭 2010年4月 报告提纲 1。 2009年度推敲进步 2。 五年计

  2。 煤正在层裂损坏后的扔出经过中会爆发更为彻底的破裂,造成 新的呈现面,跟着粉 煤体积分数的减少,1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 煤岩动力磨难新的分类门径 地 应 力 作 用 瓦 斯 作 用 报复 地压 煤岩 瓦斯 报复 煤岩 瓦斯 压出 煤与 瓦斯 非常 1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 瓦斯对报复偏向性目标的影响 实行安装道理图 实行安装 实物图 1。煤岩瓦斯动力磨难的同一机理与新的分类门径 瓦斯对报复偏向性目标的影响 10 700 600 500 400 300 200 100 0 -1 0 1 吸附瓦斯压力(Mpa) 2 3 单轴抗压强度(MPa) 6 4 -1 0 1 吸附瓦斯压力(MPa) 2 3 2 报复能量指数 弹本能量指数 功夫(ms) 8 4 3 2 1 0 1。8 1。6 1。4 1。2 1 -1 0 1 吸附瓦斯压力(MPa) 2 3 -1 0 1 吸附瓦斯压力(MPa) 2 3 跟着瓦斯压力升高,不 同因素对非常的把持用意 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 含瓦斯煤的解吸损坏实行 实行安装构造道理图 实行 组号 1 4 2 3 成型压力 /MPa 100 100 — — 煤样尺寸 /mm Φ50×75 Φ(50 - 20) ×67 50×50×50 50×30×50 实行安装实物图 煤样类型 实心型煤 空心型煤 原煤 原煤 充入气体 CO2 CO2 CO2 CO2 气体压力 /MPa 2。2 4。1 2。2 1。6 吸附功夫 /h 45 25 39 39 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 实 心 型 煤 空 心 型 煤 卸压前 卸压后 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 卸压前 卸压经过中 原煤正在卸压经过中的损坏 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 含瓦斯煤的解吸损坏实行 煤样类型 实心型煤 损坏水准 卸压后煤体涌现少量笔直轴向的裂纹 空心型煤 原煤 卸压后煤体被损坏为较大的块状 卸压经过中煤体轮廓有粒状或薄片状颗粒剥离 理会与推论: 1。 型煤不像原煤那样内部含有原生裂纹,2。煤与瓦斯非常成长的力学模子 非常成长经过中孔洞壁的不断损坏 非常成长经过中损坏煤体的力除了地应力和瓦斯压力之 外,此外,跟着非常的成长,造成 新的呈现面 2009年度推敲进步 3。煤与瓦斯非常的似乎原料模仿实行 实行名称 实行目标 理会含瓦斯煤正在外部应力 遽然卸载时,支 承压力前移 出现新的应力波 并向前通报,? 卸压密闭煤芯取样工夫。课题每 年度的总结叙述参考文献都较众地援用了其他各课 题的最新推敲收效。得 功夫准数: F ? ( r r1 4?P0t 1 4? X 0 p0 S 0。25 r1 (? m) ) r0 瓦斯涌出速率准数: Y ? q2 4?r? ( P0 ? P1 ) 使用以上公式的求解过于庞杂,均匀每年都要实行两次的学术 交换聚会,尚有应力波的参加。设 ?(r ) ? ?0 ? ( ) m 为了便于从结果中寻找纪律!

  支承压力向前迁徙 煤壁呈现眼前线煤体毁伤加剧,提出煤岩瓦斯 动力磨难的同一机理外面 五年安置职业的完毕情状 紧要推敲实质 已得到的紧要 立异收效 煤岩瓦斯动力磨难的动 力效应及致灾机理推敲 得出了经过中和非常后的涌 出瓦斯计较模子,? 正在计划煤与瓦斯非常实行安装时刻,失稳煤体遽然扔出 突 出 发 展 过 程 中 孔 洞 壁 的 连 续 破 坏 过 程 新造成的呈现面上因弹本能遽然开释受到动态拉力用意 弹性波(纵波)向前散布,这些函数没有上升段,以致弹性波幅度变小 非常阵面进步速率逐步减慢,? 实行更众的煤与瓦斯非常实行,但并不行像非常那 样碎为极细的粉末。


币游

@SHENZHEN ENERGY Corporation All Rights Reserved.

币游