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含构造煤组合体受载裂隙动态演化规律
1
作者 赵鹏翔 刘莹莹 +4 位作者 李树刚 刘妍群 刘云川 王捞捞 陆卫东 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期167-176,共10页
【目的】构造煤裂隙发育对开采扰动下组合煤体动力灾害诱发具有重要影响作用,但影响规律尚不明晰。【方法】利用NanoVoxel-3000岩土多尺度高分辨综合扫描分析系统,开展含构造煤组合体单轴压缩CT扫描实验,通过Avizo重构软件重构细观几何... 【目的】构造煤裂隙发育对开采扰动下组合煤体动力灾害诱发具有重要影响作用,但影响规律尚不明晰。【方法】利用NanoVoxel-3000岩土多尺度高分辨综合扫描分析系统,开展含构造煤组合体单轴压缩CT扫描实验,通过Avizo重构软件重构细观几何结构,获得内部三维裂隙可视化模型。【结果和结论】结果表明:裂隙最先在构造煤中产生,裂隙扩展路径分别向上原生结构煤、下原生结构煤发育,径向、纵向裂隙数量总量分别达到7354、1901条;内部裂纹分支数目不断增大,界面破坏裂隙的倾向分布、倾角变化也越复杂,上界面裂隙散射角最终为86°、119°、124°、137°,下界面裂隙散射角为116°。受载过程中,试件整体呈组合破裂模式−倒“V”形+丛状裂隙,裂隙主要集中在构造煤中,占总裂隙的78.5%,裂隙体积和裂隙率呈现降低−缓慢上升−急剧上升−缓慢上升的发展规律。主裂隙长度由44.7 mm增长到99.4 mm,裂隙扩展速度呈现降低−上升−降低的发展规律。通过细观损伤力学模型、两参Weibull函数,构建含构造煤组合体试件裂隙扩展表征模型,建立组合体试件主裂隙形成路径判定流程,通过Matlab软件验证主裂隙路径形成判定的合理性,发现相对误差为1.54%~4.21%,验证了主裂隙路径形成判定的有效性,揭示受载作用下含构造煤组合体裂隙动态演化规律,为研究组合煤层开采扰动下煤岩动力灾害诱发因素提供理论依据。 展开更多
关键词 含构造煤组合体 CT扫描 单轴压缩 裂隙演化 裂隙扩展表征模型
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构造煤质量占比对CH_(4)吸附热力学特征参数演化规律的影响研究
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作者 赵鹏翔 易春艳 +2 位作者 李树刚 刘妍群 贾永勇 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期74-82,共9页
随着我国煤层开采深度不断增加,煤与瓦斯突出事故后果日趋严重,对矿井安全生产威胁巨大。构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一,突出规律及现象随构造煤质量比有明显变化。为探究不同质量比构造煤瓦斯吸附过程中的热力学机理,采用PCT-... 随着我国煤层开采深度不断增加,煤与瓦斯突出事故后果日趋严重,对矿井安全生产威胁巨大。构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一,突出规律及现象随构造煤质量比有明显变化。为探究不同质量比构造煤瓦斯吸附过程中的热力学机理,采用PCT-C80吸附量热联用仪开展基于混合煤样的瓦斯等温吸附及量热测试试验,从热力学角度建立吸附焓、Gibbs自由能、瓦斯吸附熵计算模型。结合试验与计算结果,分别讨论不同质量比构造煤吸附量与吸附热、瓦斯吸附常数与构造煤占比的关系,分析不同质量比构造煤瓦斯吸附焓、表面自由能与吸附熵的变化规律。结果表明:不同质量比构造煤的瓦斯吸附热随着吸附量的不断增大而增大;吸附热与吸附常数a均随着构造煤质量比的增加呈现先增大后减小的趋势,吸附常数b呈现相反的变化规律;随着构造煤质量比的增加,瓦斯吸附热、吸附焓、吸附熵均呈现先增大后减小的趋势,且均在构造煤质量比为50%时达到最大值,而Gibbs自由能呈现相反的变化规律;根据试验结果与拟合公式,归纳出混合煤体吸附瓦斯吸附热力学参数与瓦斯涌出量的数学关系。通过研究得到构造煤质量比影响下的瓦斯吸附热力学特征参数变化规律,揭示混合煤样的热力学作用机制,为明晰开采扰动构造煤体致诱煤与瓦斯突出机制提供了参考。 展开更多
关键词 构造煤 煤与瓦斯突出 热力学 吸附焓 Gibbs自由能
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吸附性类煤岩材料中超声波速影响因素及敏感性分析
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作者 赵鹏翔 刘妍群 +5 位作者 李树刚 贾永勇 易春艳 金士魁 李绍蓉 刘俊 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期430-441,共12页
为研究吸附性类煤岩材料的超声波传播特性,采用正交设计方法,选取硅胶含量、水泥含量、石膏含量、骨胶比作为影响因素,得到25组吸附性类煤岩材料的波速变化规律。采用方差分析获得各因素的敏感性,运用SPSS对试验结果进行多元线性回归分... 为研究吸附性类煤岩材料的超声波传播特性,采用正交设计方法,选取硅胶含量、水泥含量、石膏含量、骨胶比作为影响因素,得到25组吸附性类煤岩材料的波速变化规律。采用方差分析获得各因素的敏感性,运用SPSS对试验结果进行多元线性回归分析,研究显著因素对吸附性类煤岩材料孔隙结构的影响规律。结果表明:随着试件中胶结剂含量的增加,超声波速最终呈现增大的现象,其波速增幅极值为0.2016 km/s;随着试件中吸附剂含量的增加,试件的超声波速呈现减小的现象,其波速减幅极值为0.6702 km/s,且类煤岩材料试件中吸附剂占比对试件超声波速影响更为强烈。针对多因素不同水平的正交试验结果应用多元线性回归分析可以建立吸附性类煤岩材料超声波传播特性的回归方程模型,得到影响吸附性类煤岩材料的显著性因素,能够明晰类煤岩材料孔隙结构变化特征,为开展“固-气”耦合物理相似模拟试验提供一定的实验基础。 展开更多
关键词 吸附性材料 超声波检测 波速 相似材料 敏感性分析
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构造煤组合体单轴加载下裂隙演化及分形规律
4
作者 赵鹏翔 刘云川 +4 位作者 韩霜莹 刘妍群 刘莹莹 曹聪颖 王玉龙 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1035-1044,共10页
为研究不同占比的构造煤-原生质煤组合体压裂后的裂隙演化规律及分形特征,运用单轴加载试验手段,得到了5种不同占比构造煤组合体的裂隙长度、角度及分形维数演化规律。结果表明,随构造煤占比的增大,组合体抗压强度、弹性模量均呈减小的... 为研究不同占比的构造煤-原生质煤组合体压裂后的裂隙演化规律及分形特征,运用单轴加载试验手段,得到了5种不同占比构造煤组合体的裂隙长度、角度及分形维数演化规律。结果表明,随构造煤占比的增大,组合体抗压强度、弹性模量均呈减小的趋势,而峰值应力应变呈增大的趋势,组合体整体特性向构造煤的脆性特性靠近,破坏形式从剪切破坏逐渐过渡到拉伸破坏。随构造煤占比的增大,主裂隙扩展时间占比由14%增大至59%,主裂隙平均扩展速率由0.76 mm/s增长至2.34 mm/s,主裂隙角度平均变化速率由3.07°/s减小至0.70°/s,煤体交界处的主裂隙角度和主裂隙角度平均变化速率均逐渐减小。随着不断的加载,组合体分形维数逐渐增大,各峰值应力处分形维数普遍分布在0.99~1.31。随着主裂隙角度的变化,全原生质煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐减小,全构造煤试件主裂隙不同角度的分形维数逐渐增大,其他占比的构造煤组合体不同角度的主裂隙分形维数均先增加后减少,且其变化均发生在各自的煤体交界处。揭示了不同占比的构造煤组合体在加载过程中的裂隙扩展与角度的有关变化规律,为煤矿安全开采提供理论依据。 展开更多
关键词 构造煤组合体 单轴加载试验 裂隙演化 主裂隙发育角度 分形特征
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