高分子基煤岩体加固材料的安全性能研究

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结合煤岩体加固材料的加固机理,分析了煤岩体加固材料的重要安全技术要求。分析了各类高分子加固材料安全性能差异和性能特点,并对聚氨酯、改性聚氨酯及酚醛树脂加固材料的安全技术要求进行了详细研究。得出酚醛树脂加固材料因本身性能缺陷,不能满足标准和现场使用要求;聚氨酯、改性聚氨酯加固材料具有较好的力学性能,满足标准和使用要求,并且改性聚氨酯加固材料在高瓦斯及有着火危险矿井更具优势。

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中高煤阶煤岩弹性模量及其影响因素试验研究

煤层气勘探开发中煤岩弹性模量是重要的力学参数之一,针对取自沁南和鄂尔多斯盆地东南部的25个中高阶煤岩心,开展了变围压条件下煤岩应力-应变关系测试。根据应变曲线直线段计算出不同围压下的煤岩弹性模量,并对影响弹性模量因素进行了分析。结果表明:煤岩弹性模量具有较强的非均质性,受孔-裂隙、煤岩煤质、围压以及流体介质等因素的综合影响。煤岩孔-裂隙等固有缺陷越发育,弹性模量越低;煤岩镜质组、微镜煤和固定碳含量的增加使弹性模量降低,煤岩惰质组、微惰煤和灰分的增加则相反;煤岩孔-裂隙受围压作用而压密闭合,致使弹性模量增加;水介质的吸附作用和体积力反作用,削弱了煤岩抵抗变形的能力,导致弹性模量降低。综合考虑以上

2020-05-09
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煤岩非线性损伤蠕变模型探析

为了研究煤岩蠕变特性,分析前人煤岩蠕变特性实验结果,在广义Kelvin模型的基础上建立了煤岩非线性损伤蠕变理论模型。假定煤岩损伤演化是应力和时间的函数,同时引入非线性硬化函数推导了煤岩非线性损伤衰减蠕变方程和蠕变全过程方程。任意给定方程中材料参数和加载条件,理论得到了煤岩衰减蠕变和蠕变全过程随时间变化曲线,对比前人煤岩蠕变实验结果,验证了用理论模型去研究煤岩的蠕变特性是可行的。

2020-05-10
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煤岩蠕变力学实验的西原模型改进与分析

在煤层气钻采和煤炭开采过程中,由煤岩蠕变引起的工程失稳现象时有发生,严重制约了煤层气与煤炭资源的勘探和开发。为深入探讨煤岩的蠕变规律,利用我国煤层气钻采和煤炭开采主要地区-山西晋城地区煤岩进行了蠕变力学实验研究,分析不同轴向荷载条件下煤岩应变与时间的关系。并根据该地区煤岩的蠕变力学特性,构建了适合于该地区的改进西原模型及相应的本构方程。通过实验验证与对比分析:改进的西原模型能更好的反映该地区煤岩蠕变特征,尤其是煤岩所受荷载大于长期强度时效果有显著提升。

2020-05-04
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于机器视觉的煤岩界面识别研究

针对现有煤岩识别方法存在煤岩界面传感器结构复杂、可靠性差、普适性差等问题,提出了一种基于机器视觉的煤岩界面识别系统设计方案,给出了系统总体结构,分析了系统识别煤岩界面的工作原理,重点讨论了图像特征选取和分类器的设计。该系统根据灰度共生矩阵理论提取煤岩图像的22种纹理特征,采用增l减r法搜索出优选特征,最后运用线性函数判别法构建煤岩分类器模型。实验结果表明,该系统的煤岩分类器模型性能稳定,具有较强的识别能力。

2020-04-23
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于有效介质理论的煤岩界面识别方法研究

为解决目前依靠人工进行煤岩界面识别存在的问题,研究煤岩界面的自动识别技术,依据煤岩介电特性的差异,利用Bruggeman有效介质理论,建立基于煤含量检测的煤岩分界模型,并以煤岩混合介质粉末为例,进行试验验证。通过模拟煤含量实时变化的煤岩混合介质,实时地获得煤岩混合介质的相对介电常数,利用上述模型进行混合物煤含量的计算,并与阈值进行比较,判定采煤机截割状态。测试结果表明:在0.01~30 MHz的检测频率内,煤岩混合介质的煤含量均能通过此方法计算得到,在0.5~30 MHz内,理论煤含量与实际煤含量的相对误差较小,平均可控制在2.60%以下。该模型的计算结果均可以较准确地识别煤岩界面,为实现井下

2020-04-26
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煤岩图像识别方法研究

煤岩图像识别是实现采掘工作面无人化的基础。研究了字典学习法、小波变换法、灰度共生矩阵法等主流算法在煤岩图像识别应用中的适用范围和存在的问题。提出了基于多参数融合的煤岩识别方法:提取温度、声音、振动、粉尘浓度、图像等特征参量,结合各自的优点,采用深度学习等先进技术,能够有效提高煤岩图像的鲁棒性及识别率。

2020-05-17
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煤岩损伤研究的CT扫描技术发展现状及展望

CT扫描技术因其无损伤、高分辨率、数字化等优点被广泛应用于煤岩损伤研究领域,为促进煤岩损伤理论研究的深入,从CT扫描技术着眼,基于前期文献调研,总结归纳了煤岩损伤领域该技术及装备的发展历程,回顾了利用CT扫描试验进行煤岩损伤表征的研究进展,主要包括:煤岩损伤程度的CT图像和CT数表征,损伤变量的CT数定义,以及满足工程实践的煤岩损伤本构方程的构建。在此基础上,分析了当前技术条件下利用CT扫描技术进行煤岩损伤研究所遇到的问题,指出提高CT图像时空分辨率、改进图像处理软件、开发新型图像重构算法、研发与CT系统相适应的复杂应力加载系统,将会对煤岩损伤研究的发展起到更大的作用。

2020-04-18
654KB
开滦矿区含CO煤层分子结构与煤岩组分关系

针对开滦矿区煤层开采工程中CO超标的现象,采集了22个典型煤样,通过元素分析和煤岩组分分析研究了H/C、O/C及fa、2(R-1)/C与煤岩显微组分的关系。结果表明,H/C与镜质组和矿物质呈二次曲线关系,与惰质组负相关;O/C与镜质组呈正相关,与惰质组和壳质组负相关;fa与镜质组和矿物质为二次曲线关系,与惰质组为三次曲线关系。研究认为:惰质组对煤中CO生成的贡献较大,镜质组含量少于50%时煤分子结构在地质构造作用下发生重排、异构现象,生成CO。

2020-05-08
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煤岩界面自动识别技术发展现状及其趋势

从识别精度、识别速度、适用范围等出发,分析了煤岩界面自动识别技术常用的特征类型,阐述了各种非接触式和接触式煤岩界面自动识别技术的发展现状、特点以及仍需解决的问题,指出了煤岩界面自动识别技术的发展趋势,为进一步研究提供了新的思路。

2020-05-12
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煤岩显微组分自动识别技术现状及关键问题分析

回顾煤岩显微组分自动识别的历史及技术现状,探讨了基于反射率和形态学参数的煤岩组分分类方案及其优缺点,对目前煤岩显微组分形态学参数的研究进行分析,并指出图像法煤岩组分自动识别技术难点,重点探讨了煤中壳质组的准确识别、煤中矿物质对有机显微组分识别的干扰、高变质煤组分各向异性对识别的影响、混煤煤岩组分的准确识别、识别模式和识别流程的建立等问题。主要研究结论如下:利用图像处理技术并结合煤岩显微组分的反射率和形态学参数,此为实现煤岩组分自动识别的发展方向。随着数字图像处理技术的发展,对煤岩组分形态参数的表征可以做到定量化和与位置相关联,目前已具备解决煤岩组分自动识别的外部条件。鉴于目前图像法煤岩组分自动

2020-04-30
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高pH值流体对煤岩储层的损害评价

煤层气钻井、压裂等作业过程中高pH值工作液必然与煤岩接触,工作液与煤岩接触后将使煤层长期处于碱性环境,将对煤层产生严重损害。为模拟高pH值工作液对煤层造成的损害,以宁武盆地9号煤层为研究对象,针对天然柱状煤样及人造裂缝煤样系统开展了流体pH值逐渐升高对煤层渗透率的影响实验,并针对不同pH值流体开展了毛管自吸、液相返排及应力敏感实验。研究结果表明,煤岩具有较强的碱敏性损害,与地层水相比煤岩对高pH值工作液具有更强的自吸能力且返排率较低,并且煤岩与碱性流体作用后应力敏感性系数增大。结合润湿性测定及扫描电镜分析结果,指出工作液pH值越高,润湿性越强,同时高pH值工作液与煤岩接触后导致煤岩微结构失稳、

2020-05-06
474KB
颗粒煤岩破裂过程声发射与电荷感应试验

考虑颗粒间摩擦和黏结力作用,建立了基于颗粒物质力链失稳的煤岩体破裂判据。分析颗粒煤岩单轴压缩试验结果,得到了颗粒煤岩抗压强度、弹性模量随颗粒煤岩粒径增加而降低的变化规律,从细观尺度证明了煤岩单轴压缩张拉破坏的根源为剪切破坏。分级和循环2种加载试验研究结果表明:颗粒煤岩破裂过程中的声、电荷信号与力链中颗粒摩擦及粘结情况密切相关,声、电荷信号的产生机理存在本质上的差别。从破裂类型看,微裂隙的张拉破坏和颗粒摩擦错动均可导致声发射出现,而煤岩颗粒间的摩擦和微破裂面的相互错动是产生大量自由电荷、发生电荷感应现象的主要原因。可以利用声信号高—低—高的周期变化次数预测采动煤岩体经历的分级和循环加卸载次数;电

2020-04-22
292KB
煤岩显微组分测定方法的研究现状及几点建议

结合我国炼焦煤资源短缺、分布不均及其与炼焦煤需求极不适应的背景,提出了利用煤岩显微组分分离技术实现炼焦煤资源的合理利用,综述了煤岩显微组分测定方法的研究现状,并归纳和比较了各种测定方法的工作原理、应用范围及其优缺点。同时在"开滦矿区炼焦煤煤岩特征分析与研究"项目的支持下,详细分析探讨并提出煤岩显微组分测定方法之国标数点法的几点建议。

2020-04-26
1.82MB
于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统

针对采煤机截割过程中的煤岩识别及滚筒自动调高控制问题,提出并设计了一种基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统。该系统采用传感器检测采煤机滚筒在截割煤岩过程中3个方向的振动信号,采用PLC进行振动信号的分析和处理,得到采煤机滚筒在截割煤岩过程中的振动特性规律,由此建立采煤机滚筒调高控制规则表,并通过反馈信号偏差在线查表和控制信号输出的闭环控制方法实现采煤机滚筒的自动调高控制。相似模拟截割试验结果表明,该系统能够较好地实现煤岩界面识别和滚筒自动调高控制,具有良好的动态性能。

2020-05-12
611KB
不同含水状态对煤岩冲击倾向性影响研究

为分析不同含水状态下煤岩冲击倾向性的变化规律,利用MTS815.03电液伺服岩石试验系统对强冲击煤岩分别进行了单轴压缩试验,建立了煤岩冲击倾向性指标与含水率之间的数学关系,明确了煤岩冲击倾向性指标随含水率的变化规律。结合滕东煤矿生产接替情况,建议滕东煤矿注水时间大于127 h。现场应用表明:煤层注水6 d后,钻屑量平均下降20%,微震事件有所增加,能量等级显著降低,冲击危险性得到缓解。

2020-05-15
1.83MB
开挖卸荷条件下煤岩变形破坏与能量释放的数值分析

煤岩原始存在着大量不规则无序分布的节理/裂隙和软弱夹层等断续结构,这些断续结构的几何形态、尺寸、分布、接触以及填充物性质决定着煤岩的物理力学性能与变形破坏行为。现有的数学或力学方法尚不足以从理论上准确刻画断续结构及其对煤岩变形破坏的控制作用。本文采用高精度CT成像和三维重构方法,构建了体现不连续节理/裂隙的不规则几何形态、接触与切割状态以及网络结构特征的断续煤岩三维数值模型,引入单元生死算法定量分析和直观显示了不同开挖卸载模式下断续煤岩变形破坏的应力场、破坏区域及空间分布、能量耗散与能量释放特征,揭示了卸载模式、断续节理/裂隙对煤岩力学性质及破坏机制的影响,为认识和掌握开挖卸荷对断续煤岩变形破

2020-05-11
955KB
于Curvelet变换的低分辨率煤岩识别方法

针对小波变换仅能有效表达图像中的点奇异性,难以提取煤岩图像曲线特征的弱点,以及高分辨率煤岩图像计算量大,难以满足煤岩识别实时性要求的问题,提出了一种基于曲波变换的低分辨率煤岩识别方法。该方法通过曲波变换对煤岩图像进行曲波分解,得到各尺度层曲波系数,利用主分量分析进行降维,并将结果分别输入不同k-NN分类器中,对分类结果加权融合,实现煤岩图像的分类识别。实验表明:通过曲波分解提取的特征能够有效地表达煤岩图像的曲线特征,与现有方法相比较,所提出方法具有更高的识别率,平均识别率达95.0%,在煤岩图像分辨率较低情况下也可以获得很高的识别率,满足煤岩识别实时性的要求。

2020-04-30
819KB
深部煤岩组合体整体破坏的非线性模型研究

煤是一种复杂的地质体,其内部具有大量的微裂隙及孔隙。煤岩组合体中,岩石为较硬的部分,煤及其内部微裂隙、孔隙及岩-煤之间的界面共同组成较软的部分。根据工程应变和自然应变(真实应变),建立了表征煤岩组合体的非线性理论模型。该理论模型与煤岩组合体的单轴压缩试验数据吻合度较好。对该理论模型进行简化并对参数进行了讨论,发现参数a约等于1;参数b、参数c与煤样尺寸、弹性模量有关,参数b越大,非线性段逐渐延长,且增大速率基本保持不变;参数c越大,非线性段同样逐渐增长,但是增大速率逐渐减小,并且随着轴向荷载的增加,线性段逐渐重合。

2020-04-20
1.82MB
高强度开采工作面煤岩灾变的推进速度效应分析

高强度开采工作面煤岩灾变存在冲击特征,采场围岩控制困难。采用室内试验、理论分析及数值模拟等综合研究方法,分析高强度开采条件下煤岩变形破坏和围岩应变能分布特征,并揭示采场煤岩动力灾变发生机制。研究表明:煤岩属于率相关材料,随着加载速率的提高,受压煤岩破坏形式由静态变为动力破坏,在后破坏阶段,存储于煤岩中的应变能降低形式以塑性功耗散转变为整体破坏后的快速释放,破坏用时减小;随着工作面推进速度提高,煤壁前方煤体中最大主应力加载速率和最小主应力卸载速率均增大,浅部煤体应变能密度升高,致使围岩发生动力灾变概率和危害程度升高;基本顶突然断裂和滑落,将贮存于顶板中的应变能快速释放并向下位煤岩传递,使煤层中应

2020-04-21
1.45MB
煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响

为系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响,以印尼褐煤不同煤岩显微组分为前驱体,采用KOH活化法制备活性炭,并用作超级电容器电极材料。利用低温N2吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对活性炭的孔结构特征和表面官能团进行表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测定活性炭电极的电化学性能,系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,不同煤岩显微组分所制活性炭的孔结构存在显著差异,其中惰质组活性炭的孔隙结构最发达,比表面积及总孔容分别可达2 712 m2/g和1.339 cm3/g,中孔率(39.7%)最高,其次为镜质组,壳质组最低;改变煤岩显微组分

2020-04-25
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