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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
热压型煤成型条件优化试验研究方法
  • 54
  • 作者

    许江贾立甘青青彭守建闫发志王旭戴诗杰焦峰李奇贤陈月霞

  • 单位

    重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室江西理工大学应急管理与安全工程学院太原理工大学安全与应急管理工程学院煤炭科学研究总院华北科技学院应急技术与管理学院

  • 摘要
    针对当前煤矿瓦斯动力学物理模拟试验中型煤材料存在低强度和高渗透率问题,建立了一套热压型煤成型条件优化试验研究方法。首先,自主研发了热压型煤试验系统,并对试验系统优势和今后改进方向进行了汇总,同时基于Horsfield致密堆积理论创建了型煤材料最优配制方案,最后形成了以马氏距离度量法和黄金分割法相结合的成型条件优化方法。为了验证试验方法的效果,通过控制成型温度为311.8℃、升温速率为5℃/min和保温时间为5.3 h,开展了不同成型压力条件下热压型煤试验研究,研究了不同成型压力条件下的热压型煤微观结构、物理力学特性和渗透特性等响应特征。结果表明:增加成型压力,总孔隙度逐渐减小,单轴抗压强度呈先增大后减少的变化趋势,破坏形式以块状剥落和纵向破裂为主,初始渗透率呈先减小后增大、最小渗透率则呈先减后增再减的变化趋势。以各成型条件的具体数值为试验点、热压型煤和原煤的关键参数为评价参量构建样本矩阵,计算各成型条件下热压型煤和原煤之间的马氏距离,再结合黄金分割法对试验区间进行优化求解,优化后的最佳成型压力为80 MPa,在此成型条件下制作的热压型煤密度、单轴抗压强度和初始渗透率分别为1.137 g/cm3、12.21 MPa、1.32 mD,与原煤的1.132 g/cm3、12.83 MPa、1.08 mD相似性极高,达到了提高型煤强度、降低型煤渗透率的目的,对于提高相关物理模拟试验的还原性具有重大意义。
  • 关键词

    煤矿瓦斯物理模拟热压型煤单轴抗压强度渗透率

  • 文章目录
    1 试验系统及试验方法
    1.1 试验系统
    1.3 试件制备方法
    1.4 热压型煤试验步骤
    1.5 试验系统优势和改进方向
    1.6 试验系统适用条件
    2 试验结果与分析
    2.1 热压型煤微观结构响应特征
    2.2 热压型煤物理力学特性响应特征
    2.3 热压型煤渗透率响应特征
    2.4 热压型煤成型条件优化方法
    3 结论与展望
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