Эволюция прочностных характеристик брикетов и углесодержащей жидкости

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 593 (2023) Цитировать эту статью

464 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Механические свойства углесодержащей жидкости являются важным фактором, влияющим на безопасную разработку угольных пластов. В частности, для угля III–V класса склонны выбросы угля и газа и другие динамические явления из-за воздействия давления газа и грунтовых вод, которые серьезно угрожают безопасности и жизни промысловых работников. Однако при лабораторных исследованиях, проводимых на образцах угля III–V классов, вместо рядового угля обычно используются образцы брикетов. Необходимо дополнительно проверить, являются ли выводы исследований по брикетам и рядовому углю последовательными и может ли брикетный уголь заменить рядовой уголь в исследованиях прочностных характеристик. В данной работе исследована эволюция прочностных характеристик флюидоносных угольных брикетов и рядового угля. Подробно проанализированы прочностные характеристики, характеристики неустойчивости разрушения, характеристики акустической эмиссии рядового угля и угольных брикетов при одноосном и трехосном сжатии. Кроме того, дополнительно изучено влияние содержания воды и порового давления на прочностные характеристики рядовых углей III–V классов и угольных брикетов. Результаты показывают, что для сырого угля характерным разрушением является общее хрупкое разрушение, в основном разрушение при осевых раскалываниях, тогда как для брикетов характерно общее пластическое разрушение, главным образом конусообразное непрерывное растрескивание. Прочностные показатели рядового угля и брикета улучшаются под горящим давлением, но внутренняя разница в рядовом угле существенно уменьшается. Связность образца сырого угля сначала увеличивается, а затем снижается с увеличением содержания воды, а угол внутреннего трения увеличивается с увеличением содержания воды. Кроме того, подтверждено, что прочность, когезия, модуль упругости и модуль деформации брикета уменьшаются с увеличением порового давления при различных поровых давлениях, но разница в прочности угля III–V классов уменьшается при увеличении порового давления. На основе изложенных выше результатов оценены прочностные параметры угольного тела с использованием критерия Хука–Брауна (H–B). На основе сравнения прочностных параметров образца угля и угольного тела расчетные прочностные параметры угольного тела приближены к фактическим значениям на объекте.

Механические свойства углесодержащей жидкости являются важным фактором, влияющим на безопасную разработку угольных пластов мягких пород, особенно углей III–V классов. Под воздействием давления газа, грунтовых вод и других факторов могут возникать выбросы угля и газа и другие динамические явления, которые серьезно угрожают безопасности и жизни промысловых работников. Однако при лабораторных исследованиях образцов угля III–V классов обычно используют образцы брикетов. Последовательны ли выводы исследований по брикетам и рядовому углю и может ли брикет заменить рядовой уголь в исследованиях прочностных характеристик, еще предстоит проверить. В течение длительного времени многие исследователи в Китае и за рубежом проводили многочисленные углубленные и детальные исследования механических свойств углесодержащей жидкости. Образец угля является важной частью угольного тела. Объекты исследования механических свойств образца угля в основном делятся на два типа: рядовой уголь и брикеты. Для углей I и II классов структура угольного тела относительно твердая, что обеспечивает необходимые условия для бурения пробы рядового угля, поэтому в таких исследованиях обычно используются пробы рядового угля. Для углей III–V классов подготовка проб рядового угля затруднена, а брикеты получить значительно легче, чем пробы рядового угля, поэтому в таких исследованиях чаще используют пробы брикетов. Однако брикет представляет собой образец вторичного брикетирования угля, который разрушает структурные характеристики самого образца сырого угля. Уголь III–V классов относительно разрушен, его характеристики аналогичны характеристикам объемной структуры. Поэтому степень различия между образцами угля трех типов и может ли брикет заменить рядовой уголь в исследованиях прочностных характеристик еще требует проверки.