基于固气耦合的煤岩–瓦斯二相介质相似材料及其力学特性
含瓦斯煤是具有多孔特性和固气耦合特性的二相介质复合材料,为了精准模拟含瓦斯煤的物理力学属性,基于相似准则和主控参数相似比尺,进行了80余组材料配比试验和力学参数试验,研制了煤岩?瓦斯二相介质相似材料.对比了相似材料和原煤的相似性,并基于新材料进行了3维煤与瓦斯突出相似模拟试验.主要试验结果如下:1)以煤粉和腐殖酸钠水溶液为骨料和胶结剂配制的煤岩相似材料的弹塑性参数与原煤相似,通过调节材料配比,可以配制不同弹塑性参数的相似材料.相似材料的吸附性与原煤也具有一致性;2)CO2和N2二元混合气体的膨胀能介于CO2和N2之间,气体膨胀能比例系数与CO2体积分数呈二次函数关系,CO2体积分数为45％的混合气体的膨胀能与CH4的膨胀能一致;CO2和N2二元混合气体可作为CH4相似气体,且比CH4安全性高;3)研制的煤岩?瓦斯二相介质相似材料与含瓦斯原煤的物理力学参数均具有高度相似性,实现了固气耦合特性模拟;4)3维物理模拟试验再现了石门揭煤引发煤与瓦斯突出现象,得到与现场接近的突出孔洞形态和突出粉煤质量,验证了相似材料的合理性,也为进一步研究煤与瓦斯突出规律,监测突出前兆信息提供了科学手段.
煤与瓦斯突出、相似材料、固气耦合、3维相似模拟、配比试验
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TD712(矿山安全与劳动保护)
国家自然科学基金;国家重大科研仪器研制项目
2021-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共8页
84-91
