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作者
李树刚王瑞哲林海飞秦雷赵泓超宋超郭超奇
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单位
西安科技大学安全科学与工程学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西煤业化工技术研究院有限公司陕西煤业股份有限公司陕西黄陵二号煤矿有限公司
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摘要
为探究超声波功率对煤体孔隙结构损伤及渗流特性的影响,利用超声波NM-4B波速检测仪、蔡司Stemi508显微镜和煤岩芯渗透率测试仪,测试超声波不同功率激励前后煤样的表面裂隙宽度、微细观损伤和渗透特性的变化。实验结果表明:随着超声波激励功率增大,表面裂隙宽度增大,煤体表面裂隙宽度扩展率随功率呈正指数相关;超声波激励功率越大,激励后煤体内部声波波速下降越明显,声波波速降幅、孔隙度变化率与功率呈指数增长;煤体渗透率也随之增大,其渗透率增长率与功率呈线性正相关。探究了在超声波不同功率激励煤体下孔隙度变化率-渗透率变化率相互关系,其两者相关关系符合Kozeny-Carman方程得出的孔隙度-渗透率模型;分析了煤体渗透率变化率与超声波波速变化率、表面裂隙宽度变化率之间相互关系,其与波速变化率呈线性正相关,与表面裂隙宽度变化率呈正指数增长。以上结果表明,煤体表面原生裂隙扩展,新孔裂隙发育,裂隙之间相互连通,使煤体内部劣化,提高煤体渗透率。
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关键词
超声波激励表面裂隙微细观损伤渗透率孔隙度
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金重点项目(51734007);国家自然科学基金项目(52174207);陕西省联合基金重点项目(2019JLP-02);陕西省杰出青年项目(2020JC-48);
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文章目录
1 超声波不同功率激励煤体实验方法
1.1 煤样选取与制备
1.2 实验方案
2 实验结果及分析
2.1 超声波不同功率激励煤体表面裂隙宽度变化
2.1.1 实验结果
2.1.2 实验结果分析
2.2 不同功率超声波激励煤体微细观损伤特征变化
2.2.1 实验结果
2.2.2 实验结果分析
2.3 超声波不同功率致裂下煤体渗透特性变化
2.3.1 实验结果
2.3.2 实验结果分析
3 超声波功率对煤体孔隙结构损伤及渗流特性关系分析
3.1 孔隙度与渗流特性关系分析
3.1.1 超声激励作用对波速及孔隙度的影响
3.1.2 孔隙度与渗流特性影响分析
3.2 煤体内部损伤与渗流特性关系分析
4 超声波对煤体孔隙结构损伤和渗流特性影响机理
5 结 论
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引用格式
李树刚,王瑞哲,林海飞,秦雷,赵泓超,宋超,郭超奇.超声波功率对煤体孔隙结构损伤及渗流特性影响实验研究[J].采矿与安全工程学报,2022,39(02):396-404.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0285.
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