国家科技重大专项(2011ZX05034004)
- 作品数：19 被引量：422H指数：12
- 相关作者：许江李波波曹偈秦虎尹光志更多>>
- 相关机构：重庆大学贵州大学河南煤业化工集团更多>>
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- 循环荷载作用下煤变形与能量演化规律试验研究被引量：17
- 2014年
- 利用自主研发的含瓦斯煤岩热流固耦合三轴伺服渗流装置,以型煤试件为研究对象,进行不同温度条件下循环荷载试验研究,研究循环荷载作用下煤变形与能量演化规律。研究结果表明:(1)轴向吸收能U1随轴向应力增加逐渐增大,主要转化为弹性应变能Ue1释放和径向回弹变形做负功消耗能U3,以及用于卸载阶段塑性变形及新生裂纹耗散能Ud,同时围压产生的径向弹性应变能Ue3补充进来。(2)加载段吸收能U为正,煤从外载荷吸收能量,随着循环次数的增加而逐渐减小,经历第1次循环到第2次循环突降的阶段后逐渐趋于稳定。在同一循环周期下,加载段吸收能随温度的升高逐渐减小,70℃下最稳定。(3)轴向耗散能Ud1、径向耗散能Ud3的绝对值、耗散能Ud均随着循环次数的增大而减小,并逐渐趋于稳定值。(4)加卸载耗散能Ud、可释放的弹性应变能Ue的绝对值转化速率均随温度的升高而减小,而加载段3做负功消耗能U3的转化速率变化不大,三者随循环次数的增大有减小趋势,且Ue释放速率的绝对值比Ud耗散速率、U3消散速率的绝对值均快。
- 许江李波波周婷刘东曹偈叶桂兵
- 关键词：岩石力学循环荷载温度
- 双面剪切荷载作用下岩石断裂过程声发射特性研究被引量：12
- 2015年
- 为深入研究双面剪切荷载作用下岩石断裂过程声发射特性,利用自主研发的煤岩双面剪切试验装置及PCI–2型声发射系统,分析砂岩声发射特性随含水率增高声发射特性曲线变化趋势。试验结果表明:砂岩试件在不同含水率条件下,其剪应力随时间变化趋势一致,剪应力达到峰值所需时间随含水率增加呈减少趋势;双面剪切荷载作用下,砂岩的Hit率–时间曲线、累计Hit数–时间曲线均可分为3个阶段,且Hit率峰值滞后于剪应力峰值;砂岩在双面剪切荷载作用下,内部微裂纹萌生、扩展主要始发生于剪应力达到抗剪强度的1/2时,此时砂岩试件处于微破裂稳定发展阶段;砂岩声发射事件幅值由低到高随剪应力增加呈阶梯状分布;砂岩内部微裂纹扩展方式以绕晶而过为主,穿晶破裂为辅。
- 许江刘义鑫刘婧程立朝冯丹
- 关键词：岩石力学含水率声发射
- 煤的变质程度、孔隙特征与渗透率关系的试验研究被引量：67
- 2012年
- 以贵州六盘水矿区中高变质程度的原煤为对象,利用TESCAN VEGA II型自带能谱扫描电镜、ASAP2020型比表面微孔分析仪,对煤样的内外部孔隙特征进行研究;借助自主研制的三轴渗流装置,进行不同瓦斯压力条件下含瓦斯型煤的三轴渗流试验。结果表明:(1)煤的变质程度与内外部孔隙特征呈正相关关系,变质程度越高,原煤的分形维数越高,原煤的吸附量和孔容也越大;(2)原煤的内外部孔隙特征与渗透率呈正相关关系,内外部孔隙越发育,渗透率越大;(3)在恒定平均有效应力和温度条件下,随瓦斯压力的增大,渗透率先急剧降低,而后降低趋势渐缓,且渗透率与瓦斯压力服从指数分布关系。研究结果对贵州六盘水矿区瓦斯灾害的防治和煤层气的开发利用具有一定的理论指导意义。
- 许江袁梅李波波陶云奇
- 关键词：采矿工程变质程度孔隙特征渗透率
- 压剪应力条件下砂岩双面剪切细观开裂扩展演化特性试验研究被引量：7
- 2014年
- 利用自主研发的煤岩双面剪切细观开裂演化过程试验装置,通过开展不同法向应力条件下的剪切试验,借助声发射技术及图像处理技术,对细观开裂扩展过程、细观开裂扩展空间分布进行深入探究。研究结果表明:对于压剪应力条件下的双面剪切试验,加载过程中的大部分阶段,试件表面损伤不明显,表面裂纹出现在峰值剪应力之前;当剪应力达到峰值前,Hit率有一个急剧增加的过程,说明砂岩内部已有裂纹产生,而试件表面并无明显变化,一段时间后才在表面观测到细小裂纹,推测裂纹由内向外扩展;试件发生宏观破坏后,左右两侧裂纹呈八字形或梯形分布,由于竖向剪切力引起的岩体内部剪切破坏占主导作用且砂岩内部晶粒间存在一定的几何物理性质差异,主裂纹基本沿预定剪切面扩展的同时表现出开裂扩展的不规则性;裂纹多在石英、长石等矿物颗粒的边缘即砂岩中相对薄弱的环节产生,随着应力水平的增加,裂纹也会穿过矿物颗粒形成穿晶破裂,这种现象多在石英颗粒中出现,这与其特有的微结构特征有关。
- 许江刘婧程立朝冯丹刘义鑫
- 关键词：岩石力学声发射细观
- 不同应力路径下含瓦斯煤岩渗流特性与声发射特征实验研究被引量：20
- 2013年
- 对含瓦斯煤岩进行常规三轴路径和卸围压路径的渗流特性与声发射特征实验,研究2种路径下煤岩失稳破坏过程中渗流特性和声发射特征的差异。结果表明:常规三轴路径和卸围压路径下含瓦斯煤岩的应力、瓦斯流量与声发射信号均具有较好的相关性,2种路径下含瓦斯煤岩的流量曲线具有相似的变化规律,常规三轴路径下瓦斯流动困难点存在滞后性,卸围压路径下瓦斯流动困难点与卸围压起始点相对应。与常规三轴路径相比,卸围压路径下含瓦斯煤岩失稳破坏过程中产生的累积损伤要大,从卸围压起始点开始声发射累积振铃数曲线斜率明显增大,且在失稳破坏点出现了急剧增大的拐点。2种路径下含瓦斯煤岩的声发射幅值曲线变化规律不同,与常规三轴路径相比,卸围压路径下含瓦斯煤岩的声发射幅值曲线呈现出以卸围压起始点为界的双峰状态。
- 尹光志秦虎黄滚
- 关键词：卸围压渗流特性声发射特征
- 不同加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验研究被引量：41
- 2013年
- 利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,以平煤十矿原煤样为研究对象,进行不同加卸载条件下(即增加轴压的同时卸载围压)含瓦斯煤力学特性的试验研究。研究结果表明,不同加卸载条件下含瓦斯煤的力学特性表现各异,主要表现为:加卸载煤样的承载强度比常规加载煤样的峰值强度低;加卸载煤样的承载强度随初始轴力的升高呈指数关系降低、随轴力加载速度的增加呈幂函数关系降低、随初始围压的升高呈指数关系降低、随瓦斯压力的升高呈线性关系降低;随着轴向应变的增加,各条件下变形模量呈现先迅速减小然后缓慢减小直至破坏后保持基本稳定的趋势,泊松比表现出先逐渐减小后增加最后基本保持稳定的趋势。该研究对巷道支护和瓦斯抽采具有重要的指导意义。
- 尹光志李文璞李铭辉蒋长宝秦虎王孟来
- 关键词：采矿工程含瓦斯煤加卸载力学特性
- 不同含水状态下砂岩剪切过程中声发射特性试验研究被引量：53
- 2012年
- 利用自主研发的煤岩细观剪切试验装置和PCI-2型声发射测试分析系统对饱和度分别为0%,50%和100%三种不同含水状态下砂岩剪切破坏过程中的声发射特性进行试验研究,探讨声发射信号随时间的演化规律及其与砂岩裂纹的开裂、扩展之间的关系。研究结果表明:声发射活动伴随着砂岩整个剪切破坏过程,表现为剪应力峰值前,声发射活动不显著,声发射信号均较小,而在剪应力峰值后声发射信号出现剧增;且随着含水量增加,砂岩抗剪强度依次减小,声发射信号的剧增点出现的时间相应提前;在各含水状态下,声发射事件率峰值出现的时间总是滞后于剪应力达到峰值的时间;饱和度为0%时砂岩表面裂纹出现在剪应力峰值之后,且声发射活动最强烈,破坏时的累计声发射事件数最多,即累计损伤最大;而饱和度为50%和100%时砂岩表面裂纹出现在剪应力峰值之前,破坏后累计声发射事件数相对较少,累计损伤也相应小一些。
- 许江吴慧陆丽丰杨红伟谭皓月
- 关键词：岩石力学剪切载荷砂岩饱和度
- 多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统研制与应用被引量：49
- 2013年
- 自主研制了多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统,其结构主要包括主体承载支架、试件箱体、快速推拉密封门、伺服加载系统、数据采集系统和其它附属设备等。该系统主要功能包括煤与瓦斯突出灾害模拟和煤矿开采过程中煤岩层应力变化动态模拟,其主要优势体现在:(1)箱体尺寸大,模拟相似度高,且密封能力强,可完成6.0 MPa气体压力密封;(2)地应力加载方式复杂,可实现"三向四级"加载,更加接近地下采动影响下的应力分布状态;(3)最高64路传感器同时监测煤岩体内部参数,可同时采集煤岩体内不同空间位置的温度、应力和气体压力,实现对煤矿动力灾害过程中参数时空变化规律的研究。利用该装置进行一次成功的煤与瓦斯突出模拟试验,分析结果发现突出过程中煤层中温度和瓦斯压力变化都存在时间和空间上的差异性,具体表现为动力效应明显区域瓦斯压力降低快、温度降低量大,所以通过对物理场变化规律的分析可以了解突出时煤层动力效应的时空变化状态,成果对进一步认识煤与瓦斯突出发生的机制有着十分重要的意义。
- 刘东许江尹光志王维忠梁永庆彭守建
- 关键词：采矿工程瓦斯压力数据采集多场耦合
- 不同黏结剂配比条件下型煤力学及渗透特性试验研究被引量：25
- 2015年
- 利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为使得型煤力学及渗透特性更接近原煤,选取水泥作为黏结剂,进行了不同黏结剂配比条件下的型煤和原煤三轴压缩试验对比研究。基于欧式距离的相似性度量方法对能反映型煤的力学及渗透特性的特征值指标进行定量评价。结果表明:随黏结剂含量的增加,型煤的峰值主应力差、弹性模量近乎呈正指数函数递增趋势,泊松比呈负指数函数递减趋势;随着黏结剂含量的增加,型煤的初始渗透率、最小渗透率基本呈负指数函数递减趋势,且其渗透率变化率随黏结剂含量的增加越来越小,表现为渗透率-轴向应变曲线越来越平缓;基于欧式距离的相似性度量方法得出水泥黏结剂配比为IV型的型煤在力学及渗透特性方面与原煤最为接近,可以作为模拟原煤的相似材料。
- 许江叶桂兵李波波曹偈张敏
- 关键词：黏结剂力学特性渗透率特征值相似材料
- 三轴应力条件下煤层气储层渗流滞后效应试验研究被引量：7
- 2012年
- 利用自主研发的含瓦斯煤岩热–流–固耦合三轴伺服渗流装置,以型煤试件为研究对象,进行不同温度和不同围压条件下煤层气储层渗透率演化规律的试验研究。研究煤层气在煤层气储层中的运移规律并采取相应的煤层气抽放措施,可以预防煤与瓦斯突出或者对煤层气储层中赋存的煤层气进行合理利用,对于矿井建设和实现煤与煤层气共采均具有重要的实际意义。试验结果表明:(1)在不同试验条件下,煤岩三轴压缩试验过程中普遍存在着煤层气渗流速度变化滞后于应变和应力的现象,煤岩的体积最小点滞后量较大;(2)煤岩的体积最小点滞后量和应力峰值点滞后量在温度越高的试验条件下呈减小趋势;(3)煤岩所受围压通过压缩煤样侧壁,导致其内部结构变化而对煤岩的煤层气渗流速度起到阻碍作用,围压越大,体积最小点滞后量越大。
- 许江周婷李波波张丹丹刘东
- 关键词：采矿工程三轴压缩
