煤体吸附膨胀应力试验装置研发及应力演化特征研究
张遵国1
陈毅2
张宏虎2
唐朝2
1.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛 125105;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁葫芦岛 1251052.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛 125105;葫芦岛渝庆矿山科技服务有限公司,辽宁葫芦岛 125105
摘要：为探究煤体吸附CO2过程膨胀应力动态演化特征,从装置气密性、限位有效性和测力计可靠性等关键技术难点着手,研发了集轴向限位系统、数据监测系统、孔隙压控制系统和温度控制系统于一体的煤体吸附膨胀应力试验装置.结果表明:研发的煤体吸附膨胀应力试验装置具有良好的气密性与轴向限位能力,能够有效控制煤体95％以上的轴向变形量,实现10 MPa以内的气体压力及吸附膨胀应力动态测试功能.基于该装置开展了 CO2作用下煤体吸附膨胀应力试验,分析了膨胀应力动态演化特征.煤体吸附CO2过程中的吸附膨胀应力随时间的动态演化曲线表现出3类曲线形式.CO2气体压力较低时,吸附气体对煤体的力学损伤作用不明显,曲线主要由充气压缩应力减小和吸附膨胀应力增大两阶段构成,表现为Ⅰ类曲线,具有显著的Lang-muir曲线特征;随着气体压力升高,煤体因吸附"蚀损"作用引发的力学损伤导致曲线出现应力减小现象,形成Ⅱ类曲线;一旦力学损伤导致的应力减小值超过吸附膨胀导致的应力增大值,吸附平衡后的吸附膨胀应力值较初始值明显减小,表现为Ⅲ类曲线.建立了考虑煤体力学损伤的吸附膨胀应力动态演化双Langmuir模型,能精确拟合吸附膨胀应力随时间的演化关系.
关键词：气固耦合膨胀应力应力演化试验装置吸附膨胀应力模型
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(51704147)辽宁省教育厅科学研究项目(LJKZ0345)
论文发表日期：2026-01-30
在线出版日期：2026-01-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 136-147 )
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