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瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制 被引量:5
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作者 丁鑫 肖晓春 潘一山 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期98-106,共9页
深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力... 深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 冲击能量指数 冲击地压 高瓦斯煤层 瓦斯吸附特征 分形维数
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热-固耦合煤岩力学性质 被引量:1
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作者 宋洋 梁冰 +2 位作者 祝百茹 任萌 刘东明 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第9期927-931,共5页
为探究不同温度下煤体力学性质变化规律,采用理论分析与数值试验相结合的方法,从热效应角度结合断裂力学相关知识,利用RFPA2D-温度版对温度影响的煤岩力学行为变化规律进行数值试验,研究结果表明:变温度应力的存在使得煤岩内部裂隙更易... 为探究不同温度下煤体力学性质变化规律,采用理论分析与数值试验相结合的方法,从热效应角度结合断裂力学相关知识,利用RFPA2D-温度版对温度影响的煤岩力学行为变化规律进行数值试验,研究结果表明:变温度应力的存在使得煤岩内部裂隙更易产生和发育,温度增加了裂纹的断裂强度因子,改变了裂纹尖端应力场.随温度升高煤岩承载能力不断降低,试验结果从数值实验角度进一步验证随温度升高岩石承载能力逐渐降低的变化规律.随着均值度升高,煤岩内部颗粒单元力学性质离散性降低,线性阶段载荷单步增量明显提高,承载能力逐渐增加. 展开更多
关键词 煤岩破坏机制 变温应力 煤岩力学性质 数值实验 断裂 均值度
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煤阶和构造应力强度对煤岩力学性质的影响作用 被引量:7
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作者 曹明亮 康永尚 +3 位作者 邓泽 田博凡 赵群 王红岩 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期45-55,共11页
为系统探讨煤阶和构造应力强度对煤岩力学性质的影响作用,在不同地区、不同煤阶20个煤样单轴力学参数测试的基础上,结合系统收集的前人单轴测试数据,利用对比分析以及统计回归和显著性检验等方法,揭示了不同构造应力区和煤阶条件下单轴... 为系统探讨煤阶和构造应力强度对煤岩力学性质的影响作用,在不同地区、不同煤阶20个煤样单轴力学参数测试的基础上,结合系统收集的前人单轴测试数据,利用对比分析以及统计回归和显著性检验等方法,揭示了不同构造应力区和煤阶条件下单轴抗压强度、单轴杨氏模量和单轴泊松比的变化规律和两两参数的关系,并从成因机理上进行了讨论。结果表明:随煤阶升高,弹性模量增大,煤阶具有增加煤岩弹性模量的作用;中高-高应力区煤岩易发生垂向上的变形导致其弹性模量低,构造应力强度具有降低煤岩弹性模量的作用。煤阶与构造应力强度非线性耦合,决定煤岩泊松比的特点,泊松比随煤阶升高出现增大的趋势;中高-高应力区的煤岩不易发生侧向上的变形导致其泊松比相对较小,构造应力强度具有降低泊松比的作用。在不同构造应力区,不同煤阶煤岩的弹性模量与抗压强度均呈正相关关系,但煤阶及构造应力强度影响到弹性模量随抗压强度变化的速度。煤阶与构造应力强度共同作用,影响泊松比-弹性模量的关系,对低煤阶煤岩,泊松比-弹性模量关系由低-中应力区的负相关关系反转为中高-高应力区的正相关关系,对中煤阶煤岩,泊松比-弹性模量关系由低-中应力区到中高-高应力区保持负相关关系,这些现象皆可通过不同构造应力区不同煤阶煤岩垂直层理方向受力后基质孔隙微观变形机制给予合理的解释。 展开更多
关键词 煤阶 构造应力强度 煤储层 煤岩力学性质
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煤岩力学性质测试分析与应用 被引量:30
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作者 李同林 乌效鸣 屠厚泽 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期85-88,共4页
通过大量煤岩力学性质的测试与分析 ,证实了试验区煤岩的弹性模量相对较低 ,泊松比较高 ,脆性大 ,易破碎 ,易压缩 ,且煤岩垂直层理方向上和平行层理方向上的力学性质相比差异较大 ,故而应将煤岩视为横观各向同性体来处理。运用Griffith... 通过大量煤岩力学性质的测试与分析 ,证实了试验区煤岩的弹性模量相对较低 ,泊松比较高 ,脆性大 ,易破碎 ,易压缩 ,且煤岩垂直层理方向上和平行层理方向上的力学性质相比差异较大 ,故而应将煤岩视为横观各向同性体来处理。运用Griffith断裂理论 ,试验和研究了煤岩的脆性断裂过程 ,针对煤岩结构构造和力学性质对水压致裂裂缝发育特点的影响做了定性分析 ,并对水力压裂设计与施工提出了有重要参考价值的建议。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 水压致裂 断裂理论 岩石力学
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煤岩力学性质对块煤率影响研究 被引量:3
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作者 鞠春雷 孙计明 +3 位作者 刘延和 陈刚 肖建 冯吉成 《煤炭工程》 北大核心 2016年第5期102-105,共4页
为了解决赛蒙特尔煤矿采煤工作面块煤率低的问题,分析了现有煤矿地质条件下的煤样受不同性质力破坏对块煤率的影响程度,并将分形理论中的块度分布及分形维数作为煤的综合性能指标,研究了不同性质力破坏后的煤样块度分布、分形维数与块... 为了解决赛蒙特尔煤矿采煤工作面块煤率低的问题,分析了现有煤矿地质条件下的煤样受不同性质力破坏对块煤率的影响程度,并将分形理论中的块度分布及分形维数作为煤的综合性能指标,研究了不同性质力破坏后的煤样块度分布、分形维数与块煤率之间的关系,通过该指标在一定程度上定性地反映出了煤矿出煤的块煤率,确定了煤岩力学性质对块煤率影响的关键因素。研究表明:煤样在压缩破坏时,分形维数最大,块度分布多,体积小,破碎度最高;煤样在剪切时,破碎度较压缩破坏时低,而随着剪切角减小,分形维数递增,块度分布变多,破碎度升高;煤样在受拉时,分形维数最小,块度分布最少,破碎度最低。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 块煤率 块度分布 分形维数 破碎度
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压裂液浸泡对高阶煤力学性质的软化机理
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作者 陈立超 王生维 张典坤 《中国煤炭》 2021年第12期38-44,共7页
压裂液与煤储层岩石间水-岩反应及其对煤岩力学性质的影响是储层改造效果跟踪评价、二次开发工艺选择关注的焦点。以内蒙古阿拉善二道岭矿区高阶煤为研究对象,利用小尺寸样品压痕实验对比研究了清水、活性水、高粘活性水、瓜胶压裂液体... 压裂液与煤储层岩石间水-岩反应及其对煤岩力学性质的影响是储层改造效果跟踪评价、二次开发工艺选择关注的焦点。以内蒙古阿拉善二道岭矿区高阶煤为研究对象,利用小尺寸样品压痕实验对比研究了清水、活性水、高粘活性水、瓜胶压裂液体系浸泡后高阶煤力学性质变化特征。研究结果表明:高阶煤样品在清水、活性水、高粘活性水、瓜胶压裂液浸泡1440 h后,其维氏硬度H_(v)相对自然干燥状态分别衰减434.40、304.80、417.20及430.40 N/mm^(2);清水、活性水、高粘活性水及瓜胶压裂液浸泡后高阶煤软化损伤系数分别为0.90、0.63、0.87、0.90。活性水压裂液浸泡对高阶煤软化损伤效应最轻微;压裂液分子侵入高阶煤结构中导致自然裂隙端部产生应力集中致使煤岩断裂韧度降低,同时压裂液侵入在裂缝壁面形成的润滑效应以及压裂液分子对高阶煤聚合键的破坏抵消了能垒,是压裂液浸泡对高阶煤软化损伤的作用机理。 展开更多
关键词 高阶煤 压裂液浸泡 煤岩力学性质 维氏硬度 软化系数 压痕法
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