温度变化对煤体坚固性系数的影响

为了测定不同实验温度对煤坚固性系数的影响,设计制造了温度可调的坚固性系数测定装置,对煤样分组进行实验,在温度为-20~60℃之间,每隔10℃就测定1个坚固性系数,得到不同温度时刻的煤坚固性系数值,实验结果表明:煤体坚固性系数随着温度升高而减小,随着温度降低而增大,不同煤样受温度影响程度不一样,煤体越坚硬,变化的幅度越大,煤体越软,变化的幅度就越小。     

瓦斯抽采过程中煤体低温氧化对煤岩动力灾害的影响

为了探究瓦斯抽采过程中煤岩动力灾害演化过程,了解煤体低温氧化对瓦斯突出影响的作用机理,通过保水法测孔隙率、P波波速测量、瓦斯放散初速度△p和煤岩坚固性系数f来评估瓦斯抽采过程中煤体低温氧化对煤岩动力灾害发生的影响。实验表明:随着煤体氧化温度的升高,煤体质量和P波波速持续降低,煤体内部裂隙逐步发育,孔隙率提高了73.3%;由于煤体内部裂隙发育,煤体结构遭到破坏,坚固性系数随着煤体氧化温度的升高而降低;与煤体坚固性系数相反,由于煤体内部裂隙发育,为瓦斯释放提供了通道,导致瓦斯放散初速度随着煤体氧化温度的升高而增加,并且升高速率逐步增加。煤体的低温氧化过程会导致煤体强度降低,瓦斯涌出压力增加,引发瓦斯突出综合预测指标K值大幅增加,煤岩动力灾害发生可能性也随着增加。     

低温对不同水分条件下煤的坚固性系数影响研究

煤体力学性质是煤与瓦斯突出的一个必要条件,提高煤体的力学性质对抑制煤与瓦斯突出的发生具有重要的意义。为探析低温环境及水分对煤体坚固性系数的影响,通过煤样加湿处理装置及低温环境坚固性系数测试装置,对不同温度及不同水分条件下煤体的坚固性系数进行测试。研究结果表明:随着温度的升高以及煤样水分的降低,煤的坚固性系数呈减小趋势;随着温度的降低以及煤样水分的升高,煤的坚固性系数呈增大趋势。研究为通过煤层注水加冷冻的措施治理煤与瓦斯突出奠定了理论基础。     

AHP-GT耦合模型下煤与瓦斯突出危险性评价北大核心

为了更有效地预测煤与瓦斯突出危险性,考虑煤层瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、煤的破坏类型和煤层孔隙率5个因素,结合层次分析法(AHP)与灰靶决策模型(GT)建立了煤与瓦斯突出危险评价模型,并通过贵州省的大良田煤矿(DLT)、清河煤矿(QH)、耳海煤矿(EH)、顺发煤矿(SF)、青松煤矿(QS)进行实例验证。结果表明:煤的坚固性系数对煤与瓦斯突出的影响最大,孔隙率对煤与瓦斯突出的影响最小;EH煤矿和SF煤矿属于小的突出危险,DLT煤矿和QS煤矿属于一般突出危险,QH煤矿属于大的突出危险,评价结果与实际情况相符。     

坚固性系数对含瓦斯煤渗透率影响的实验研究

为了研究煤的坚固性系数与含瓦斯煤渗透率之间的关系,以贵州五轮山、玉舍及响水煤矿3层坚固性系数符合梯形分布煤层的煤样为研究对象,利用自主研发的三轴渗透仪,进行了不同坚固性系数条件下,恒温-变平均有效应力和恒平均有效应力-变温的三轴渗流实验,结果表明:(1)含瓦斯煤的渗透率随平均有效应力的增大而减小,并服从形如K(σ)=ke-λσ的负指数分布,且含瓦斯煤渗透率的减小趋势与煤体所受平均有效应力的大小有关;(2)同一坚固性系数煤样的渗透率随温度的增加而降低;(3)相同实验条件下,含瓦斯煤的渗透率随煤样坚固性系数的增加而增加;(4)相同的平均有效应力条件下,煤的坚固性系数对含瓦斯煤渗透率的影响程度大于温度对渗透率的影响。研究结果对贵州瓦斯灾害的防治提供了一定的理论依据。     

干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响实验研究

水力化措施是目前煤矿广泛采用的瓦斯治理方法,而水力化措施的应用必然使煤体承受干湿交替作用,并影响煤体的突出指标。针对干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响,采用低瓦斯煤层、突出煤层和冲击煤层的煤样,测试了周期干湿循环作用下煤体坚固性系数,获得了干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响规律,分析了干湿交替对煤体的劣化效应。结果表明,经过不同次数的干燥-浸水交替作用后,各组煤样的坚固性系数均有不同程度的降低,其总体变化趋势是随着干湿交替作用次数增加f值呈阶段性降低。     

吸附条件下瓦斯压力对煤体强度影响的实验研究

煤体强度的测定一般在实验室非吸附条件下完成,为了揭示吸附条件下煤体强度随瓦斯压力的变化规律,基于瓦斯防治理论和现场实践,研制了可实现封闭充气环境下煤坚固性系数的自动化测试装置,研究了吸附条件下瓦斯压力对煤体强度的影响规律。实验表明:煤的坚固性系数受煤样瓦斯压力的影响明显,瓦斯压力越大,煤体强度越小,用以抵抗外力破碎的能力越差。     

九里山矿马坊泉断层对煤与瓦斯突出的影响

为了研究断层构造对煤与瓦斯突出的影响,以九里山矿马坊泉断层为例,选取了距离断层不同位置的6个煤样进行了瓦斯含量、瓦斯压力的现场测定及工业分析、吸附常数、瓦斯放散初速度、真密度、视密度、坚固性系数的实验室测定。结果显示,随着与断层的靠近,6个煤样的变质程度和水分逐渐降低,而灰分却先急剧升高后逐渐降低,此外,断层构造导致煤样坚固性系数的变化无规律且幅度大;6个煤样的真密度和视密度均是先急剧增加后逐渐减小,且与灰分表现出明显的正相关,同时孔隙率也表现出了相同的规律;断层构造附近瓦斯压力和含量并不太大且无规律性,但朗格缪尔体积和瓦斯放散初速度却比较大,也无规律性。结果表明,马坊泉断层是一个开放性断层,释放了煤层瓦斯,但是断层构造改变了煤体成分,造成了部分煤体强度降低以及地应力非均匀分布,总体上增加了区域煤与瓦斯突出的危险性。     

低频机械振动含瓦斯煤孔隙率方程及其试验

为研究低频机械振动作用对含瓦斯煤孔隙率的影响,建立煤体孔隙瓦斯压力、吸附膨胀力、振动衰减挤压应力作用下振动动态孔隙率方程。采用前人得出的煤体孔隙率与单轴抗压强度变化规律,以及不同频率、不同时间振动型煤试件后的煤体单轴抗压强度变化试验对方程进行检验,结果显示:低频振动作用下,振动频率相同,振动时间越长,煤体单轴抗压强度越小,孔隙率越大;振动时间相同,振动频率越小,煤体单轴抗压强度越大,孔隙率越小,且30 Hz与20 Hz单轴抗压强度、孔隙率差值要小于20 Hz与10 Hz之差。表明振动使煤体孔隙率增大,从而减小了煤体单轴抗压强度,且振动频率从10,20,30 Hz逐渐增加,孔隙率逐渐变大,单轴抗压强度相应变小,计算孔隙率能正确反映振动后煤体单轴抗压强度变化规律。对比计算孔隙率和试验单轴抗压强度关系进一步得到前人得出的单轴抗压强度随孔隙率变化曲线呈现类指数变化规律,因此方程计算值能正确反映低频机械振动作用下不同振动频率、振动时间影响煤体孔隙率变化规律。     

瓦斯解吸指标与煤层坚固性系数关系的现场实验研究

根据瓦斯解吸指标K_1值的测定原理及现场测定方法,对山脚树煤矿的24#煤层进行了K_1与煤层坚固性系数f的测定,研究了瓦斯解吸指标K1随煤层坚固性系数f的变化特性,结果表明:瓦斯解吸指标K_1与煤层坚固性系数f之间有显著的相关性,且两者之间呈现很好的幂函数特性,与现场局部突出预测情况相符合。