热压型煤成型条件优化试验研究方法
许江1
贾立1
甘青青2
彭守建1
闫发志3
王旭1
戴诗杰1
焦峰1
李奇贤4
陈月霞5
1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 4000442.重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 400044;江西理工大学应急管理与安全工程学院,江西赣州 3410003.太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原 0300244.煤炭科学研究总院,北京 1000135.华北科技学院应急技术与管理学院,河北廊坊 065201
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、1.32×10-15 m2,与原煤的1.132 g/cm3、12.83 MPa、1.08×10-15 m2 相似性极高,达到了提高型煤强度、降低型煤渗透率的目的.
关键词：煤矿瓦斯热压型煤单轴抗压强度渗透率
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074047)国家自然科学基金(51874055)国家自然科学基金(52104193)
论文发表日期：2024-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 739-752 )
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