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煤与瓦斯突出物理模拟试验研究新进展 被引量：17
1
作者 袁亮 薛阳 +4 位作者 王汉鹏 马正卫 余国锋 康建宏 任波 《隧道与地下工程灾害防治》 2020年第1期1-10,共10页
为深入研究煤与瓦斯突出发生机理,解决煤炭开采的安全问题,本课题组在相似体系及物理模拟试验等方面进行了研究并取得了新的进展。建立了基于煤与瓦斯突出能量模型、经典气固耦合模型的煤与瓦斯突出相似准则,研发了高吸附含瓦斯煤相似... 为深入研究煤与瓦斯突出发生机理,解决煤炭开采的安全问题,本课题组在相似体系及物理模拟试验等方面进行了研究并取得了新的进展。建立了基于煤与瓦斯突出能量模型、经典气固耦合模型的煤与瓦斯突出相似准则,研发了高吸附含瓦斯煤相似材料、特低渗岩层相似材料与本质安全型相似气体,保证了物理模拟试验的科学性和准确性;研发了可视化恒容固气耦合试验仪、环向位移测试系统、煤粒瓦斯放散测定仪、瓦斯膨胀能测定仪、岩石三轴力学渗透测试仪、相似材料渗透率测定仪等6套基础试验仪器,实现了高压气体特定条件下煤岩瓦斯特性的精准、全面测控;基于综合作用假说和基础理论,研发了以巷道掘进诱突为目标的多尺度煤与瓦斯突出定量模拟试验系统,实现了地应力、瓦斯压力、煤岩体特性3因素可调的巷道掘进揭煤诱导突出真实模拟;创新了功能技术与方法工艺,以淮南新庄孜矿"6.12"突出事故为原型,世界上首次成功实现了大尺度模型加载充气保压条件下巷道掘进揭煤诱发煤与瓦斯突出试验模拟。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 相似体系 仪器研发 模拟试验 巷道掘进
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巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出模拟试验系统 被引量：41
2
作者 袁亮 王伟 +4 位作者 王汉鹏 张冰 刘众众 余国锋 左宇军 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期205-214,共10页
为深入研究巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出机理及其全过程多物理量信息规律,基于综合假说及CSIRO突出模型,研发了巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出模拟试验系统.试验系统的反力密封单元具备旋转功能,且实现了模型边界气密性;应力加载单元实... 为深入研究巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出机理及其全过程多物理量信息规律,基于综合假说及CSIRO突出模型,研发了巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出模拟试验系统.试验系统的反力密封单元具备旋转功能,且实现了模型边界气密性;应力加载单元实现了对模型5 MPa真三轴地应力加载;气体充填单元实现了3 MPa气体自动稳压充填和快速补压;巷道掘进单元实现了巷道可视化伺服掘进和自动排渣;信息获取单元实现了突出全过程多物理量信息快速获取融合.并利用试验系统成功开展了真三轴地应力加载和1.1 MPa充气保压条件下巷道掘进揭煤诱导煤与瓦斯突出全过程相似模拟试验,得到与现场相似的突出孔洞位置及形状、突出粉煤质量与距离等现象及气压、温度、应力等多物理量信息. 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 巷道掘进揭煤 诱导致突 模拟试验 系统研发
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煤与瓦斯突出模拟试验型煤相似材料研发与特性分析 被引量：16
3
作者 王汉鹏 李清川 +5 位作者 袁亮 李术才 薛俊华 朱海洋 段昌瑞 王书刚 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1277-1283,共7页
为了解决煤与瓦斯突出物理模拟试验中型煤相似材料的性质与原煤性质相似性低的问题,以典型突出案例为原型,依据煤与瓦斯突出物理模拟相似准则,研发了一种基本物理力学参数调节方便、性质符合原煤相似要求的型煤相似材料。试验分析了粉... 为了解决煤与瓦斯突出物理模拟试验中型煤相似材料的性质与原煤性质相似性低的问题,以典型突出案例为原型,依据煤与瓦斯突出物理模拟相似准则,研发了一种基本物理力学参数调节方便、性质符合原煤相似要求的型煤相似材料。试验分析了粉煤颗粒级配和胶结剂浓度对型煤物理力学参数的影响规律。试验结果表明:型煤的抗压强度、弹性模量、黏聚力均随胶结剂浓度的增加而增大,且抗压强度可调范围在0.5~2MPa、弹性模量可调范围在55~300MPa、黏聚力可调范围在60~170kPa;颗粒级配对型煤的内摩擦角起主要控制作用;型煤具有和原煤相似的吸附性质;相似材料的重复利用试验证明该相似材料具有良好的重复利用性。最后,通过改变颗粒级配和胶结剂浓度配制出了符合煤与瓦斯突出物理模拟相似准则、与原煤性质相似的试验型煤。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 物理模拟试验 型煤 相似材料 相似准则
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煤粒初始释放瓦斯膨胀能的影响规律与温度效应分析 被引量：10
4
作者 王汉鹏 张玉强 +3 位作者 袁亮 余国锋 王伟 左宇军 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1052-1060,共9页
煤体瓦斯膨胀能对预测煤与瓦斯突出具有重要意义,在前人基础上优化改进研发了新型初始释放瓦斯膨胀能测定仪,仪器具备可更换的渐缩喷口(面积3.39,2.26,1.13 mm2)、快速释放机构和高精度高灵敏度传感器与采集仪,实现了高压气体密封,快速... 煤体瓦斯膨胀能对预测煤与瓦斯突出具有重要意义,在前人基础上优化改进研发了新型初始释放瓦斯膨胀能测定仪,仪器具备可更换的渐缩喷口(面积3.39,2.26,1.13 mm2)、快速释放机构和高精度高灵敏度传感器与采集仪,实现了高压气体密封,快速释放和气压、温度数据同步高速采集,提高了瓦斯膨胀能测定结果的精确度。利用仪器开展了不同粒径煤样、不同吸附瓦斯压力、不同喷口面积条件下初始释放瓦斯膨胀能试验。发现0.5~1.5MPa吸附压力下,测到的瓦斯膨胀能在10.45~55.55m J/g之间,瓦斯放散导致煤样温度下降了0.3~1.2℃,且吸附压力越高,温度下降越大,原因是瓦斯气体降压吸热和解吸吸热,其中解吸导致的降温最大0.5℃。膨胀能的影响规律如下:1)瓦斯压力越大,瓦斯膨胀能越大,两者呈线性关系;2)相同气压下,喷口面积越大,对应的瓦斯膨胀能越小,且喷口面积越大,膨胀能与气压曲线斜率越小,喷口面积为1.13 mm2时,斜率为36.56,喷口面积为3.39 mm2时,斜率仅为25.72;3)煤样粒径越大,瓦斯膨胀能越小,瓦斯膨胀能W与煤样平均粒径d成负指数下降的关系,且喷口面积越大,对应的相关系数a,b,k越小,即瓦斯膨胀能越小。新型初始释放瓦斯膨胀能测定仪为预测煤与瓦斯突出提供了科学手段。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 初始释放瓦斯膨胀能 仪器研发 影响规律 温度效应
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可视化恒容气固耦合试验系统的研发与应用 被引量：6
5
作者 李清川 王汉鹏 +4 位作者 李术才 袁亮 薛俊华 陈本良 任波 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期104-112,共9页
为定量分析地应力、瓦斯压力、动力扰动等因素对预静载环境下含瓦斯煤物理力学性质的影响规律,获取不同加载路径和不同瓦斯压力下煤岩体物理力学参数,研制了可视化恒容气固耦合试验系统,配合伺服压力机,形成了以可视化恒容试验仪为主体... 为定量分析地应力、瓦斯压力、动力扰动等因素对预静载环境下含瓦斯煤物理力学性质的影响规律,获取不同加载路径和不同瓦斯压力下煤岩体物理力学参数,研制了可视化恒容气固耦合试验系统,配合伺服压力机,形成了以可视化恒容试验仪为主体的试验系统.通过实现含瓦斯煤耦合加载室容积恒定消除了气压改变对加载过程的干扰和误差,利用系统自带的环向位移测试装置和可视化窗口实现了对试件体应变增量、煤体裂隙发育与劣化规律等特征参数的全程可视化实时监测.开展了预加静载条件下不同强度型煤试件峰后快速卸气压扰动试验,模拟了现场煤层揭露致使瓦斯压力下降情况.试验结果表明:气体卸压时间在0.55s内完成,随着煤体强度的提高,游离瓦斯对煤岩试件的劣化程度随之降低;当峰值强度低于1 MPa时,游离气体将煤体完全剥离,强度在1.5~2.5 MPa时,卸压扰动对试件仅造成裂隙的进一步扩展;煤体扩容增量随强度的变化符合第一象限单调递减幂函数方程.仪器的研发为深入研究气固耦合条件下含瓦斯煤精确加载与可视化监测提供了新的测试手段和技术支撑. 展开更多
关键词 恒容加载 可视化监测 气固耦合 仪器研发 瓦斯卸压扰动
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