卸围压条件下含瓦斯水合物煤体应力-应变特性试验研究 被引量：12

1

作者 张保勇 于洋 +2 位作者 高霞 吴强 张强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期281-290,共10页

随着开采强度和能源需求的增大,煤矿开采深度逐年递增,煤与瓦斯突出等动力灾害愈加频繁,强度也越来越大。瓦斯水合固化防突技术通过中高压注水和向水中添加有利于水合物形成的促进剂的方法,使煤层中大部分瓦斯气体转变为固态水合物,从... 随着开采强度和能源需求的增大,煤矿开采深度逐年递增,煤与瓦斯突出等动力灾害愈加频繁,强度也越来越大。瓦斯水合固化防突技术通过中高压注水和向水中添加有利于水合物形成的促进剂的方法,使煤层中大部分瓦斯气体转变为固态水合物,从而促使煤层赋存瓦斯气体压力降低,同时水合物的生成提高了煤体强度,理论上可减弱或消除煤与瓦斯突出危险性。瓦斯水合固化后突出煤体力学性质测定是瓦斯水合固化技术应用的关键问题之一。此外,大范围煤炭开采对采掘空间煤岩体形成反复扰动,加卸载条件对含瓦斯水合物煤体力学性质影响较大。鉴于此,笔者开展常规三轴、卸围压下含瓦斯水合物煤体应力-应变特性研究,为瓦斯水合技术在煤与瓦斯突出防治的应用提供一定的理论依据。首先,采用含瓦斯水合物煤体原位生成与力学性质测定一体化装置在3种围压(12,16,20 MPa)和2种饱和度(50%,80%)下开展了含瓦斯水合物煤体常规三轴试验,根据常规三轴试验得到的峰值强度确定卸围压起始轴向应力,之后开展相同条件下含瓦斯水合物煤体卸围压试验。结果表明,相同围压下,较高含水量煤样具有较大的饱和度;卸围压条件下含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线与常规三轴条件下具有显著差异,常规三轴条件下应力-应变曲线呈应变硬化型,而卸围压开始后应力-应变曲线会经历一个应力平台阶段;卸围压条件下含瓦斯水合物煤体能承载的最大应力较低;应力平台时间随围压和饱和度的增加近似线性增大,并且围压和饱和度越小,应力平台持续时间越短,煤体越易发生破坏;建立了饱和度和围压对应力平台持续时间耦合影响的多元线性回归方程,并对方程进行了检验,取得了较高的拟合度;卸围压条件下煤样破坏形式以剪切破坏为主、伴随劈裂破坏;随着围压增大,煤样破坏更为 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 应力-应变特性 卸围压 含瓦斯水合物煤体 应力平台

下载PDF 职称材料

晶体类型对含瓦斯水合物煤体力学性质的影响 被引量：12

2

作者 吴强 朱福良 +1 位作者 高霞 张保勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1492-1496,共5页

含瓦斯水合物煤体的力学性质研究,是利用水合原理防治煤与瓦斯突出的基础。以型煤试件为研究对象,利用自主研制融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体试验装置,合成了含不同晶体类型瓦斯水合物煤体。对含不同晶体类型瓦斯水合... 含瓦斯水合物煤体的力学性质研究,是利用水合原理防治煤与瓦斯突出的基础。以型煤试件为研究对象,利用自主研制融合瓦斯水合固化反应和三轴压缩荷载作用于一体试验装置,合成了含不同晶体类型瓦斯水合物煤体。对含不同晶体类型瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤体进行了三轴压缩试验,获得了2种围压下含瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤的应力-应变关系、强度等特性。基于莫尔-库伦强度准则进行拟合,得到含水合物煤体和含瓦斯煤体的黏聚力和内摩擦角。研究结果表明,煤体含水合物能够提高刚度和黏聚力,含II型瓦斯水合物煤体抵抗破坏能力更强,煤体含水合物的类型对煤体力学性质有不同的影响。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 晶体类型 三轴压缩 应力-应变 力学性质

下载PDF 职称材料

煤体中瓦斯水合固化的力学作用研究进展 被引量：1

3

作者 吴强 张保勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期720-738,共19页

为更好地完善我国煤与瓦斯突出预测与防治方法,基于煤与瓦斯突出综合作用假说,提出了瓦斯水合固化防治煤与瓦斯突出的方法。该方法核心是将煤层中瓦斯固化生成瓦斯水合物,不仅能降低瓦斯压力,而且能够提高煤体强度,以达到减弱或消除煤... 为更好地完善我国煤与瓦斯突出预测与防治方法,基于煤与瓦斯突出综合作用假说,提出了瓦斯水合固化防治煤与瓦斯突出的方法。该方法核心是将煤层中瓦斯固化生成瓦斯水合物,不仅能降低瓦斯压力,而且能够提高煤体强度,以达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险性的目的。实现了煤体中瓦斯水合物的生成以及含瓦斯水合物煤体力学性质-渗透率原位测试,提出了煤体中瓦斯水合物生成及力学性质-渗透率测试技术及含瓦斯水合物煤体三轴压缩数值建模技术。瓦斯水合固化热力学和动力学条件是防突的理论基础,煤层瓦斯水合物稳定储存是技术前提,瓦斯压力降低及煤体力学性质改善是防突关键,重点围绕水合固化煤体交叉力学问题进行总结。分析认为:(1)瓦斯水合固化防突技术理论框架已经初步形成,并利用数值模拟手段初步探究了瓦斯水合固化对煤体力学特征改善的细观机理;(2)现阶段已证实煤体中水合物生成不仅能降低瓦斯压力,而且能改善其力学性质,高饱和度对提高煤体峰值强度明显;(3)瓦斯水合物生成经历快速、缓慢和稳定3个阶段,且水合物的生成会造成煤体中瓦斯渗流通道阻塞,导致其渗透率降低;(4)高瓦斯压力、高CH4体积分数不仅有助于提高水合物饱和度而且会延缓水合物分解,有助于水合物的稳定存在。需要注意的是,瓦斯水合固化技术防突的可靠度仍需大量重复试验验证,以建立普适化的数据库。综合现有研究结果,对水合固化防突研究目前仍存在的局限性与挑战进行了讨论,并且给出了进一步的研究方向。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯水合固化 含瓦斯水合物煤体 力学性质 离散元

下载PDF 职称材料

加卸载条件下含瓦斯水合物煤体应变及渗透率试验研究

4

作者 张保勇 赵国建 +1 位作者 高霞 吴强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1414-1431,共18页

为探究瓦斯水合固化及加卸载条件下含瓦斯水合物煤体应变及渗透率变化规律,采用自主设计的应力–渗流–化学耦合作用煤体三轴试验装置,测量瓦斯水合物生成前后煤体渗透率及升轴压卸围压条件下煤体(3种粒径:0.425~0.850(20~40目)、0.250~... 为探究瓦斯水合固化及加卸载条件下含瓦斯水合物煤体应变及渗透率变化规律,采用自主设计的应力–渗流–化学耦合作用煤体三轴试验装置,测量瓦斯水合物生成前后煤体渗透率及升轴压卸围压条件下煤体(3种粒径:0.425~0.850(20~40目)、0.250~0.425(40~60目)、0.180~0.250 mm(60~80目);3种饱和度:40%、60%、80%)应变及渗透率,获取加卸载条件下应力–应变曲线确定煤体变形特征,分析瓦斯水合物生成、水合物饱和度及偏应力对煤体渗透率的影响规律,通过渗透率损失率、变形角公式对煤体渗透率影响程度、体积膨胀效应进行量化表征,基于渗透率模型初步探讨水合物分布模式对煤体渗透率的影响机制。研究表明:①饱和度对煤体渗透率变化规律影响较为复杂,总体而言,随着饱和度增加,渗透率降低百分比越大,堵塞程度越显著。瓦斯水合物生成后,煤体渗透率明显降低,降低幅度为58.3%~83.3%(20~40目)、61.5%~95.0%(40~60目)、81.8%~90.9%(60~80目),随着饱和度增加,煤体渗透率整体呈降低趋势,下降幅度为55.6%~86.1%。②煤体轴向应变随着时间增加呈现出稳定增大、缓慢增大和快速增大3个阶段,煤体渗透率与应变具有一定相关性,并随着偏应力增加呈二项式函数增大、先减小后增大、先增大后减小3种趋势,二项式函数可较好预测采掘应力扰动下瓦斯水合固化后煤体渗透率变化规律。③引入渗透率损失率,在相同水合物饱和度下,随着偏应力增加,煤体渗透率损失率整体呈增大趋势。④引入体积膨胀变形角,在相同偏应力差下,随着饱和度增加,煤体体积膨胀变形角由19.0°~63.9°降至0.2°~38.2°,说明水合物饱和度越低,煤体体积膨胀效应越显著。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 加卸载 应变 渗透率

下载PDF 职称材料

不同围压与饱和度下含瓦斯水合物煤体能量变化规律

5

作者 祝威 高霞 +1 位作者 张保勇 吴强 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期21-34,共14页

突出煤层瓦斯水合固化是一项新型降低瓦斯压力增强煤体强度的防突技术,不同围压、饱和度下含瓦斯水合物煤体破坏特性及能量耗散规律尚不明确,无法为现场深部煤与瓦斯突出等动力灾害预防提供理论依据。基于三轴压缩试验获取的偏应力-应... 突出煤层瓦斯水合固化是一项新型降低瓦斯压力增强煤体强度的防突技术,不同围压、饱和度下含瓦斯水合物煤体破坏特性及能量耗散规律尚不明确,无法为现场深部煤与瓦斯突出等动力灾害预防提供理论依据。基于三轴压缩试验获取的偏应力-应变曲线,计算并分析不同围压(12、16、20MPa)、饱和度(20%、50%、80%)下含瓦斯水合物煤体三轴压缩过程中能量变化规律。研究表明:(1)含瓦斯水合物煤体三轴压缩过程中总能量、弹性能及耗散能均随着轴向应变增加而增大,外界做功在弹性阶段和屈服阶段前期主要转化为弹性能,在屈服阶段后期和强化阶段主要转化为耗散能。(2)当围压从12 MPa增加到20 MPa、饱和度从20%增加到80%,其临界破坏点总能量不断增大,增幅分别为120.30%和81.60%,储能极限与临界破坏点耗散能也随围压增加而增大,增幅分别为174.89%和110.73%,含瓦斯水合物煤体在高围压和高饱和度下吸收能量的能力、抵抗变形破坏的能力及损伤所消耗的能量的量均高于低围压,越不容易破坏。(3)能耗比随着轴向应变增加匀速增大,饱和度50%和80%时,临界轴向应变随围压的增加而增大,但随着饱和度增大临界轴向应变对围压的敏感性降低。(4)围压16、20MPa下,储能极限随着储能系数的增加而增大,储能系数与储能极限同等具有表征含瓦斯水合物煤体储存弹性能的能力。(5)煤体中水合物生成能够有效降低瓦斯压力,提高煤体峰值强度、临界破坏点总能量、储能极限及临界破坏点耗散能,整体提升幅度21.11%~42.11%,有利于提升煤体抵抗外力破坏的能力。研究成果揭示了含瓦斯水合物煤体受载损伤能量变化规律,可为深部煤与瓦斯突出等动力灾害的防治提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 三轴压缩试验 能量特征

下载PDF 职称材料

柔性边界三轴压缩条件下含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质

6

作者 高霞 王楠楠 +3 位作者 秦程 张保勇 蒋静宇 吴强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2691-2710,共20页

为探究不同边界条件下围压对含瓦斯水合物煤体的宏细观力学性质影响规律,对饱和度80%的煤样进行围压12、16、20 MPa下双轴离散元试验。首先,考虑颗粒形状效应、水合物胶结作用以及热缩管的影响,选取抗滚动阻力线性模型和平行黏结模型,... 为探究不同边界条件下围压对含瓦斯水合物煤体的宏细观力学性质影响规律,对饱和度80%的煤样进行围压12、16、20 MPa下双轴离散元试验。首先,考虑颗粒形状效应、水合物胶结作用以及热缩管的影响,选取抗滚动阻力线性模型和平行黏结模型,分别构建了刚性边界和柔性边界的含瓦斯水合物煤体双轴数值模型。其次,通过与室内试验结果(偏应力−轴向应变曲线、体积应变−轴向应变曲线、内摩擦角、黏聚力以及试样破坏模式)对比,验证了数值模型的可靠性,并发现柔性边界能更好地反映试样轴向应变−偏应力特征、剪胀特性以及强度特性。基于所建数值模型,从试样内部位移场、力学平均配位数、平均孔隙率、接触力链以及水合物黏结破坏角度揭示围压和边界条件对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质的影响规律。结果表明:①随着围压的增大,刚性边界的破坏型式多表现为单斜面剪切破坏;柔性边界的破坏型式由单叉型剪切破坏转变为单斜面剪切破坏。②随着围压的增加,2种边界的力学平均配位数均呈增大趋势,平均孔隙率均呈减少趋势,试样更密实,试样强度增加。③随着围压的增加,颗粒间法向接触力继续增加,试样强度增加,分布在轴向附近的法向接触力随之增大,而在水平向附近的法向接触力变化较小,竖向与水平向法向接触力差异越明显,各向异性更突出;在峰值强度处,随着围压从12 MPa增加到20 MPa,柔性边界法向接触力增加了54.50%,刚性边界法向接触力增加了45.70%。④在不同围压和边界条件下,试样产生张拉和剪切2种不同破坏形式,试样内部起裂主要以水合物和煤间剪切裂纹为主导;随着围压的增大,2种边界内部剪切裂纹数量呈逐渐减小趋势。研究结果从细观尺度上揭示围压对含瓦斯水合物煤体强度变形破坏等宏观力学特性的影响机制。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 离散元 三轴压缩试验 围压 柔性边界

下载PDF 职称材料

瓦斯压力对含水合物煤体渗透率及滑脱效应影响研究 被引量：1

7

作者 张保勇 赵国建 +2 位作者 高霞 吴强 张旭辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2655-2667,共13页

为研究瓦斯压力对含水合物煤体渗透特性以及滑脱效应影响规律,借助应力–渗流–化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验装置,分别测量不同饱和度、粒径以及瓦斯压力条件下含瓦斯水合物煤体渗透率;在此基础上,结合二次渗透率修正方程量化... 为研究瓦斯压力对含水合物煤体渗透特性以及滑脱效应影响规律,借助应力–渗流–化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验装置,分别测量不同饱和度、粒径以及瓦斯压力条件下含瓦斯水合物煤体渗透率;在此基础上,结合二次渗透率修正方程量化水合物饱和度与滑脱效应相互间的关系,并进一步定量评价滑脱效应对含瓦斯水合物煤体渗透率的影响程度。研究结果发现:(1)含瓦斯水合物煤体渗透率随瓦斯压力增加呈指数函数降低,下降幅度为14.6%~66.4%,渗透率变化可以分为加速减小变化阶段和平稳变化阶段2种阶段。(2)采用基于渗透率变化率B_(p)与瓦斯压力敏感系数C_(p)评价含瓦斯水合物煤体渗透率对瓦斯压力的敏感程度;瓦斯压力小于1.50或1.625 MPa时,渗透率变化率B_(p)随瓦斯压力增大而快速增大;瓦斯压力敏感系数C_(p)随瓦斯压力增大而快速减小,瓦斯压力敏感程度强。(3)水合物饱和度对滑脱效应有着重要影响,随水合物饱和度增加,滑脱因子呈减小趋势。(4)滑脱效应对含瓦斯水合物煤体渗透率的影响率为30.1%~98.2%,滑脱效应影响率随瓦斯压力增加呈指数函数降低。本试验可为瓦斯水合固化防突技术应用提供数据支撑。 展开更多

关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 渗透率 瓦斯压力 滑脱效应

原文传递

高围压条件下含瓦斯水合物煤体强度准则研究 被引量：1

8

作者 高霞 沈爽 张保勇 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第2期8-14,共7页

为了探讨Mohr-Coulomb(M-C)准则、Hoek-Brown(H-B)准则以及广义Hoek-Brown(GH-B)准则3种强度准则对高围压条件下含瓦斯水合物煤体的适用性;基于不同饱和度(50%、80%)和不同围压(12、16、20 MPa)条件下,进行常规三轴加载试验,对试验获得... 为了探讨Mohr-Coulomb(M-C)准则、Hoek-Brown(H-B)准则以及广义Hoek-Brown(GH-B)准则3种强度准则对高围压条件下含瓦斯水合物煤体的适用性;基于不同饱和度(50%、80%)和不同围压(12、16、20 MPa)条件下,进行常规三轴加载试验,对试验获得的应力-应变曲线进行分析,并利用3种强度准则对最大主应力和围压进行拟合;同时引用均方根偏差RMSE、相关系数等评价指标,探讨不同的强度准则对于含瓦斯水合物煤体的适用性。研究表明:在高围压条件下,应力-应变曲线呈应变硬化型,围压和饱和度越高,峰值强度越高,围压对峰值强度的影响较为显著;M-C准则和GH-B准则对于试验数据拟合的相关系数较高,拟合效果较好,RMSE值较低,预测值与试验值的线性拟合直线与1∶1梯度线非常接近,说明2种准则对含瓦斯水合物煤体的适用性较好;H-B准则的相关系数低于M-C准则和GH-B准则,RMSE值较大,对含瓦斯水合物煤体的适用性略低于M-C准则和GH-B准则。 展开更多

关键词 高围压 含瓦斯水合物煤体 应力应变曲线 强度准则 饱和度

下载PDF 职称材料

围压对含瓦斯水合物煤体应力应变关系的影响 被引量：4

9

作者 张保勇 高橙 +3 位作者 高霞 刘文新 吴强 张强 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2015年第2期137-142,共6页

力学性质是基于水合原理预防煤与瓦斯突出的核心问题之一。以具有突出倾向煤体制备的型煤为研究对象,利用自主研发的瓦斯水合物生成与三轴压缩一体化装置,开展了围压影响下含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验。结果表明:三种围压下,应力-应... 力学性质是基于水合原理预防煤与瓦斯突出的核心问题之一。以具有突出倾向煤体制备的型煤为研究对象,利用自主研发的瓦斯水合物生成与三轴压缩一体化装置,开展了围压影响下含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验。结果表明:三种围压下,应力-应变曲线均为软化型;不同特征点(初始屈服点、峰值点及残余阶段)含瓦斯水合物煤体的黏聚力相差较大,而内摩擦角的变化较小;含瓦斯水合物煤体的初始屈服强度、峰值强度、残余强度和变形模量随着围压的增加呈线性关系增加,围压对含瓦斯水合物煤体的力学性质有所强化。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 三轴压缩实验 力学性质 应力应变关系

下载PDF 职称材料

轴向应力加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透率变化规律研究 被引量：3

10

作者 张保勇 于洋 +4 位作者 高霞 吴强 张旭辉 张强 李焕如 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2283-2298,共16页

瓦斯水合固化及采掘扰动对瓦斯水合物–煤体介质体系渗透率影响是瓦斯水合固化防突技术应用的关键问题。为此,采用基于出口端流量的稳态法,利用应力–渗流–化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验机,开展含瓦斯煤体渗透试验(3种含水率和... 瓦斯水合固化及采掘扰动对瓦斯水合物–煤体介质体系渗透率影响是瓦斯水合固化防突技术应用的关键问题。为此,采用基于出口端流量的稳态法,利用应力–渗流–化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验机,开展含瓦斯煤体渗透试验(3种含水率和3种粒度)及轴向应力加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透试验,分析水合物生成、加卸载过程有效应力及饱和度对煤体渗透率影响规律并初步探讨其影响机制。研究发现,瓦斯水合物形成后,煤体渗透率明显下降,降低幅度为79%~99%;含瓦斯水合物煤体渗透率与有效应力在加卸载过程符合指数函数关系,卸载过程渗透率变化存在3种模式,分别为少量恢复、部分恢复和卸载增透;加卸载过程含瓦斯水合物煤体渗透率损失率、损伤率均随饱和度增大呈增大趋势。试验发现,瓦斯水合物的形成堵塞煤体渗透通道,限制由瓦斯压力降低导致的瓦斯运移补充,有望快速降低瓦斯压力,缩短石门揭煤工期。 展开更多

关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 渗透率 加卸载 饱和度

原文传递

基于饱和度指标的含瓦斯水合物煤体强度预测模型

11

作者 高霞 杨书朋 +2 位作者 刘飞 张保勇 吴强 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2023年第6期817-823,共7页

为研究含瓦斯水合物煤体强度预测模型的适用性,借鉴常规三轴强度准则计算格式和经验参数选取方法,通过理论推导和数据拟合获取强度预测模型,引入饱和度相关力学参数,建立考虑饱和度的含瓦斯水合物煤体强度预测模型。结果表明:指数、Roc... 为研究含瓦斯水合物煤体强度预测模型的适用性,借鉴常规三轴强度准则计算格式和经验参数选取方法,通过理论推导和数据拟合获取强度预测模型,引入饱和度相关力学参数,建立考虑饱和度的含瓦斯水合物煤体强度预测模型。结果表明:指数、Rocker和Drucker-Prager强度预测模型的峰值强度预测值回归系数为0.897、0.985、0.994,平均相对误差为6.48%、2.48%、1.92%,说明Drucker-Prager、Rocker强度预测模型较为适用于含瓦斯水合物煤体;考虑饱和度的Drucker-Prager强度预测模型峰值强度预测值平均相对误差为1.69%,说明考虑饱和度的Drucker-Prager强度预测模型能够更加准确地预测含瓦斯水合物煤体的强度特性。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 三轴压缩 饱和度 峰值强度 强度预测模型

下载PDF 职称材料

三轴压缩下含瓦斯水合物煤体力学特性的离散元研究 被引量：2

12

作者 康宇 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第10期106-110,共5页

瓦斯水合固化防突技术能有效强化煤体力学特性,减弱煤与瓦斯突出危险性,但荷载作用下瓦斯水合物-煤介质体系力学特性演化机理不清晰,制约了瓦斯水合固化防突技术的发展。因此,以含瓦斯水合物煤体为研究对象,基于离散元法,建立了含瓦斯... 瓦斯水合固化防突技术能有效强化煤体力学特性,减弱煤与瓦斯突出危险性,但荷载作用下瓦斯水合物-煤介质体系力学特性演化机理不清晰,制约了瓦斯水合固化防突技术的发展。因此,以含瓦斯水合物煤体为研究对象,基于离散元法,建立了含瓦斯水合物煤体数值模型,分析了刚度比、水合物颗粒含量等参数取值对应力-应变曲线的影响,揭示了三轴压缩过程含瓦斯水合物煤体接触力链变化规律。研究表明:数值模拟能较好地模拟试验结果;在模拟过程中,刚度比k_(n)/k_(s)>1的弹性模量总体上比k_(n)/k_(s)≤1的弹性模量大;随切向黏结应力及水合物颗粒含量的增加,应力-应变曲线逐渐由应变硬化向应变软化转变;在加载过程中,外力主要由强力链来承载,方向与外部荷载的方向平行;弱力链对强力链起到支撑作用,方向主要沿水平方向。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯水合固化防突 含瓦斯水合物煤体 力学特性 离散元

下载PDF 职称材料

常规三轴压缩下含瓦斯水合物煤体能量变化规律研究 被引量：2

13

作者 高霞 孟伟 +1 位作者 吴强 张保勇 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第10期196-201,共6页

基于常规三轴压缩下含瓦斯水合物煤体的偏应力-应变曲线,结合热力学第一定律,研究含瓦斯水合物煤体变形破坏过程中能量变化规律。研究表明:含瓦斯水合物煤体变形破坏过程中以峰前弹性应变能为主导转化为峰后耗散能为主导;所吸收的总能... 基于常规三轴压缩下含瓦斯水合物煤体的偏应力-应变曲线,结合热力学第一定律,研究含瓦斯水合物煤体变形破坏过程中能量变化规律。研究表明:含瓦斯水合物煤体变形破坏过程中以峰前弹性应变能为主导转化为峰后耗散能为主导;所吸收的总能量、弹性应变能、耗散能均随围压、饱和度的增大而增大;建立了饱和度和围压对煤样压缩破坏过程中临界破坏点总能量耦合影响的多元线性回归方程,取得了较好的拟合度;随着围压和饱和度增加,临界破坏点处积聚的弹性能增大,从而产生较大的耗散能。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯水合物煤体 三轴压缩 能量特征 临界破坏点

下载PDF 职称材料

基于Drucker-Prager准则的含瓦斯水合物煤体强度准则研究

14

作者 高霞 孟伟 张保勇 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期1-6,共6页

为获得含瓦斯水合物煤体在高饱和度下强度准则的适用性,基于Drucker-Prager准则,结合高饱和度含瓦斯水合物煤体常规三轴压缩下的应力-应变曲线,探讨Drucker-Prager准则下其理论值与试验值的误差,分析Drucker-Prager准则的适用性,同时与M... 为获得含瓦斯水合物煤体在高饱和度下强度准则的适用性,基于Drucker-Prager准则,结合高饱和度含瓦斯水合物煤体常规三轴压缩下的应力-应变曲线,探讨Drucker-Prager准则下其理论值与试验值的误差,分析Drucker-Prager准则的适用性,同时与Mohr-Coulomb准则进行对比。结果表明:含瓦斯水合物煤体的峰值强度在高饱和度和围压耦合作用下,其值随着围压和饱和度的增加而增加;Mohr-Coulomb准则与Drucker-Prager准则的强度预测绝对误差最大值分别为6.77%和3.66%,说明试验结果与预测模型的吻合度较高;然而Drucker-Prager准则强度预测绝对误差均在0.92%~3.66%,其误差波动范围较小,说明Drucker-Prager准则在高饱和度下更为适用。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 煤与瓦斯突出 DRUCKER-PRAGER准则 MOHR-COULOMB准则 煤体强度

下载PDF 职称材料

含瓦斯水合物煤体不同孔隙饱和度试验研究 被引量：1

15

作者 冀鹏飞 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第8期27-31,共5页

煤层瓦斯固化防突技术利用含瓦斯水合物煤体储气量大且能改变煤体力学性质的特点,达到预防煤与瓦斯突出的目的。利用SHW-III型试验设备进行不同孔隙饱和度下含瓦斯水合物煤体的合成试验。结果表明:瓦斯水合物的声波波速可以表示合成情况... 煤层瓦斯固化防突技术利用含瓦斯水合物煤体储气量大且能改变煤体力学性质的特点,达到预防煤与瓦斯突出的目的。利用SHW-III型试验设备进行不同孔隙饱和度下含瓦斯水合物煤体的合成试验。结果表明:瓦斯水合物的声波波速可以表示合成情况,随着孔隙饱和度的增加而增大;预测的饱和度与试验方案最大相差4.18%,预测孔隙饱和度与计算孔隙饱和度最大相差4.92%;煤体胶结性随瓦斯水合物煤体孔隙饱和度增加而变强。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 水合物饱和度 声波波速 动态力学参数 煤与瓦斯突出

下载PDF 职称材料

含瓦斯水合物煤体力学性质离散元建模与试验验证

16

作者 高霞 王婷婷 王维亮 《黑龙江科技大学学报》 2022年第6期705-710,共6页

为了研究含瓦斯水合物煤体常规三轴压缩试验的宏细观力学性质,对7.72%、9.69%、12.36%不同饱和度含瓦斯水合物煤体进行三维三轴试验的离散元数值模拟,分析含瓦斯水合物煤体在三轴加载过程中应力-应变曲线、颗粒速度场和颗粒位移场的变... 为了研究含瓦斯水合物煤体常规三轴压缩试验的宏细观力学性质,对7.72%、9.69%、12.36%不同饱和度含瓦斯水合物煤体进行三维三轴试验的离散元数值模拟,分析含瓦斯水合物煤体在三轴加载过程中应力-应变曲线、颗粒速度场和颗粒位移场的变化规律及破坏状态。结果表明:峰值强度随着饱和度增加而逐渐增高,试验与数值模拟的应力-应变曲线变化趋势相似,故离散元数值模拟方法能较好地模拟试验结果;颗粒速度场出现明显的剪切带,与试验煤样破坏情况相似;含瓦斯水合物煤体的颗粒位移场呈轴对称向外分布,解释了煤样在试验后发生压胀破坏的情况。 展开更多

关键词 含瓦斯水合物煤体 离散单元法 三轴压缩试验 饱和度

下载PDF 职称材料

高饱和度下含瓦斯水合物煤体的应力-应变关系 被引量：1

17

作者 高霞 王维亮 张保勇 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2020年第4期366-372,共7页

为获得含瓦斯水合物煤体在不同围压和饱和度下的应力-应变特征,利用自主研发的水合固化反应-三轴压缩一体化装置,通过高饱和度下含瓦斯水合物煤体的三轴压缩实验,对所得到的偏应力-应变曲线进行拟合。结果表明:含瓦斯水合物煤体在高饱... 为获得含瓦斯水合物煤体在不同围压和饱和度下的应力-应变特征,利用自主研发的水合固化反应-三轴压缩一体化装置,通过高饱和度下含瓦斯水合物煤体的三轴压缩实验,对所得到的偏应力-应变曲线进行拟合。结果表明:含瓦斯水合物煤体在高饱和度条件下,偏应力-轴向应变曲线均呈应变软化型;含瓦斯水合物煤体的峰值强度均随围压和饱和度的增大而增大;复合幂-指数模型可以较好地描述含瓦斯水合物煤体强度随围压和饱和度变化的趋势及残余强度;采用修正的邓肯-张模型更能准确反映含瓦斯水合物煤体偏应力-应变曲线的弹性模量和峰值强度。该研究可为瓦斯水合防突技术研究提供理论参考。 展开更多

关键词 饱和度 含瓦斯水合物煤体 偏应力-应变曲线 复合幂-指数模型 修正的邓肯-张模型

下载PDF 职称材料