煤礦瓦斯災(zāi)害防治理論與技術(shù)進(jìn)展-文庫吧資料
2025-01-27 18:42本頁面
【正文】 量 可注水 4噸 /小時(shí) ~ /小時(shí) 封孔器長度 2m~ 軟管膨脹系數(shù) 60%~100% 封孔器介紹 封孔器實(shí)物圖 高壓注水流量計(jì) 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術(shù) ?煤層高壓脈動注水技術(shù)特點(diǎn) 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術(shù) 0510152025300 10 20 30 40 50 60時(shí)間t ( s )壓力P(MPa) 脈動頻率可調(diào)，頻率調(diào)節(jié)范圍： 115次 /min，適用范圍廣； 脈動高低壓可調(diào)，低壓調(diào)節(jié)范圍 15MPa、高壓調(diào)節(jié)范圍 1025MPa ； 輸出水脈動壓力變化示意圖 ?煤層高壓脈動注水防突技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用 選擇在宣東礦 Ⅲ 3302巷道進(jìn)行試驗(yàn) （ 1）鉆孔布置 孔 2孔 4孔 6 孔 5孔 1 孔 3巷道 鉆孔布置示意圖 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術(shù) （ 2）工藝參數(shù) 注水鉆孔深度取 16m，直徑 75mm。 兩位氣動控制閥 、 封孔器 。 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術(shù) ?煤層高壓脈動注水裝備開發(fā) 高壓脈動注水設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成 空氣壓縮站 、 氣動馬達(dá) 、 高壓水泵 。這一認(rèn)識對于煤層突出危險(xiǎn)性判定、評價(jià)和預(yù)防具有極其重要的指導(dǎo)意義。突出流變機(jī)理揭示了只要含瓦斯煤體的應(yīng)力水平、瓦斯壓力和時(shí)間條件具備，軟煤和硬煤都能發(fā)生突出。 ?“ 流變機(jī)理 ” 為突出預(yù)測防治提供了更全面的理論依據(jù)。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?煤巷前方三流變區(qū)域圖 A C B 煤巷 頂板 2 3 X 3 2 1 б X X X 3 2 1 U A C B 煤巷前方三流變區(qū)域圖 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?提出了能對煤與瓦斯突出現(xiàn)象進(jìn)行 全面半定量化解釋的 “ 流變機(jī)理 ” 。 ? 突出的流變機(jī)理揭示，延期突出是在高集中應(yīng)力和高瓦斯壓力作用下，經(jīng)過較長時(shí)間蠕變準(zhǔn)備階段，強(qiáng)流變區(qū)域內(nèi)含瓦斯煤體進(jìn)入加速破壞階段，導(dǎo)致含瓦斯煤體快速破壞并被拋向采掘空間的過程；含瓦斯煤體在蠕變準(zhǔn)備階段延續(xù)的時(shí)間就是突出的延期時(shí)間。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ? 突出發(fā)動后，突出的發(fā)展過程是含瓦斯煤體在動態(tài)集中應(yīng)力作用下產(chǎn)生瞬態(tài)或動態(tài)流變，使該區(qū)域含瓦斯煤體進(jìn)一步破壞的結(jié)果；整個(gè)突出過程是由一個(gè)或多個(gè)這樣的含瓦斯煤體流變破壞并被粉碎、搬運(yùn)的連續(xù)過程組成。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ? 采掘空間周圍含瓦斯煤體流變狀態(tài)隨時(shí)間而變化，按時(shí)間順序采掘空間前方的含瓦斯煤體經(jīng)歷瞬態(tài)流變、動態(tài)流變和蠕變?nèi)A段；按空間位置存在流變松弛區(qū)域 A、強(qiáng)流變區(qū)域 C、弱流變區(qū)域 B以及原始應(yīng)力區(qū)。在有效應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度的條件下，含瓦斯煤體經(jīng)過一段時(shí)間的穩(wěn)定變形量后，進(jìn)入發(fā)生加速流變破壞階段，發(fā)生突出。 ?得出了含瓦斯煤流變破壞的基本理論模型和規(guī)律。流變達(dá)到一定程度后才會產(chǎn)生突變。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?煤與瓦斯突出流變機(jī)理的提出 ?根據(jù)事物從量變到質(zhì)變的原理，首次用流變的觀點(diǎn)對突出災(zāi)害的過程進(jìn)行研究。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?煤吸附瓦斯后膨脹變形、膨脹應(yīng)力及循環(huán)實(shí)驗(yàn)曲線 煤吸附瓦斯后的膨脹變形024680 1 2 3 P（MPa）E（0/00）淮南陽泉紅衛(wèi)煤樣膨脹應(yīng)力與孔隙氣體壓力的關(guān)系024680 1 2 3 4 5P（MPa）（MPa）0/00CO2CH4瓦斯壓力與膨脹變形的關(guān)系a012345670 2 4 6 8P CH4ε 1031，2平行層理方向3，4垂直層理方向瓦斯壓力與膨脹變形（ b ）0120 1 2 3 4 5 6PCH4（MPa）ε 1031，2平行層理方向3，4垂直層理方向煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?吸附瓦斯對煤蝕損作用的理論關(guān)系 煤吸附瓦斯后強(qiáng)度降低比率24681012468101268101200 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 2 4 6 8 10 12S 3 （M p a ）1 . P = 2 M p a ，2 . P = 4 ，3 . P = 6k=（S1S1p）/S11 2 3這些現(xiàn)象都無法用 Terzaghi的純力學(xué)作用原理進(jìn)行描述。吸附瓦斯對煤具有較強(qiáng)的“蝕損”作用；使含瓦斯煤具有“三相介質(zhì)屬性”。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?煤與瓦斯突出假說 ? 以前均將含瓦斯煤按氣固兩相介質(zhì)用 Terzaghi有效應(yīng)力原理描述。 ?“綜合作用假說” 對突出防治起到了一定作用，但它是基于突出的直觀突變現(xiàn)象提出的，只能對部分現(xiàn)象進(jìn)行定性解釋。 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ?煤與瓦斯突出現(xiàn)象 ?煤與瓦斯突出是大量煤巖體與高壓瓦斯突然涌入采掘空間，并伴隨大量能量釋放 煤與瓦斯突出實(shí)例 四川三匯壩一礦主平峒突出煤巖 萬噸 ,瓦斯 140萬立方。 P 吸附平衡狀態(tài)下的瓦斯壓力 , 3MPa) 含瓦斯煤體在不同加載壓力條件下，在 b截面的 CT掃描結(jié)果 4 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 煤與瓦斯突出流變機(jī)理 ? 煤與 瓦斯突出 煤與瓦斯突出是受到采掘影響失去平衡的含瓦斯煤巖體突然向采掘形成的空間大量涌出或噴出的現(xiàn)象，是地應(yīng)力、瓦斯壓力和煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果。在圖像上表現(xiàn)為高密度區(qū)域的圖像亮度大，裂隙表現(xiàn)為連續(xù)黑色不規(guī)則條帶狀區(qū)域，較淡顏色區(qū)則一般屬于低密度填充物基質(zhì)、微孔及不規(guī)則裂隙等。 ?煤樣尺寸： 25 mm 25 mm 50mm或者是 Φ25*50。 工業(yè) CT系統(tǒng)是采用美國生產(chǎn)的 ACTIS (300320 KV/ 225KV) CT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。因此，氣體擴(kuò)散系數(shù) D大的物體，濃度擾動傳播快，反之就慢。 Bi小，說明物體內(nèi)部擴(kuò)散阻力小，擴(kuò)散能力
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