低温处理煤岩的声发射及力学渗流特性研究北大核心

为研究煤岩在低温处理过程中的损伤演化规律以及低温处理对煤岩力学和渗流性能的影响,通过实验测试分析了煤样在低温处理过程中的声发射特征以及低温处理后煤样的力学性能和渗流特性。结果表明:当常温煤样骤然进入低温环境中,0~1000 s内声发射信号最密集且强度较大,中后期信号逐渐减少减弱,因此损伤主要发生在前1000 s内,随着处理温度的降低,煤样声发射信号数量和强度都显著增加,信号幅值的分布比例大致相同,表明煤岩与外部环境温差越大,其损伤程度就越高;经过低温处理的煤样在三轴加载过程中其抗压强度、弹性模量和泊松比相较于常温煤样都有所减小,减小幅度与处理低温呈正比;经过0、-20、-40℃处理后的煤样,初始渗透率相较于常温煤样分别增长了8.15%、23.46%和74.87%。     

液氮致裂时间对煤样力学性能、渗透性与致裂机理的影响

为研究液氮致裂时间对煤样的力学性能和渗透率的影响，利用自主研发的WYS-800三轴瓦斯渗流试验装置及声发射检测系统，对4组不同液氮致裂时间处理的煤样分别进行三轴力学渗流试验并采集声发射信号，对三轴力学渗流试验中各组煤样的力学性能、渗透率的变化进行了分析，描述了声发射信号的特征；根据沸腾换热理论、一维圆柱导热理论、热应力理论分析了致裂机理，计算了不同致裂时间下产生的热应力，通过数据拟合揭示了平均温度降、平均热应力、初始渗透率与致裂时间的关系。研究结果表明：(1)液氮致裂时间对煤样的力学性能产生不同影响，抗压强度和弹性模量随致裂时间的增加呈现先减小后增大的趋势，泊松比则呈现先增大后减小的趋势，煤样三轴加载时轴向应力-轴向应变曲线的阶段性演化具有明显差异，与力学参数的改变相关。(2)不同液氮致裂时间煤样在三轴加载过程中的渗透率均呈U型变化，煤样的初始渗透率、最小渗透率、试验测得最大渗透率随致裂时间的增加而增大，致裂30 min时增幅分别为119.05%、437.5%、146.49%；声发射信号在压密和弹性阶段不活跃，主要产生于屈服阶段和破坏阶段，致裂后煤样的声发射振铃计数峰值产生于破坏点附近...