Evoluzione delle caratteristiche di resistenza delle bricchette e del carbone grezzo contenenti fluido

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 593 (2023) Citare questo articolo

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Le proprietà meccaniche del fluido contenente carbone sono un fattore importante che influisce sulla sicurezza dell'estrazione dei giacimenti di carbone tenero. In particolare, per il carbone di classe III-V, è probabile che si verifichino esplosioni di carbone e gas e altri fenomeni dinamici dovuti all'influenza della pressione del gas e delle acque sotterranee, che minacciano seriamente la sicurezza e la vita dei lavoratori sul campo. Tuttavia, i campioni di bricchette vengono solitamente utilizzati al posto del carbone grezzo nei test di laboratorio condotti su campioni di carbone di classe III-V. È necessario verificare ulteriormente se le conclusioni della ricerca sulle bricchette e sul carbone grezzo siano coerenti e se il carbone sulle bricchette possa sostituire il carbone grezzo nella ricerca sulle caratteristiche di resistenza. In questo articolo viene studiata l'evoluzione delle caratteristiche di resistenza del carbone bricchette fluido e del carbone grezzo. Vengono analizzate in dettaglio le caratteristiche di resistenza, le caratteristiche di rottura per instabilità e le caratteristiche di emissione acustica del carbone grezzo e del carbone in bricchette sottoposti a compressione uniassiale e triassiale. Inoltre, viene ulteriormente studiata l’influenza del contenuto di acqua e della pressione dei pori sulle caratteristiche di resistenza del carbone grezzo e del carbone in bricchette di classe III-V. I risultati mostrano che la caratteristica di rottura del carbone grezzo è la rottura complessivamente fragile, principalmente la rottura per scissione assiale, mentre quella della bricchetta è la rottura complessiva duttile, principalmente la scheggiatura continua a forma di cono. I parametri di resistenza del carbone grezzo e del carbone in bricchette migliorano sotto pressione di confinamento, ma la differenza interna nel carbone grezzo è significativamente ridotta. La coesione del campione di carbone grezzo inizialmente aumenta e poi diminuisce con l'aumentare del contenuto di acqua, e l'angolo di attrito interno aumenta con l'aumentare del contenuto di acqua. Inoltre, è stato verificato che la resistenza, la coesione, il modulo elastico e il modulo di deformazione della bricchetta diminuiscono all'aumentare della pressione dei pori sotto diverse pressioni dei pori, ma la differenza di resistenza del carbone di classe III-V diminuisce all'aumentare della pressione dei pori. Sulla base dei risultati sopra menzionati, i parametri di resistenza di un corpo di carbone vengono stimati utilizzando il criterio di Hoek–Brown (H–B). Sulla base di un confronto tra i parametri di resistenza del campione di carbone e della massa di carbone, i parametri di resistenza stimati della massa di carbone sono più vicini ai valori effettivi in ​​loco.

Le proprietà meccaniche del fluido contenente carbone sono un fattore importante che influisce sulla sicurezza dell'estrazione dei giacimenti di carbone tenero, in particolare per il carbone di classe III-V. Sotto l’influenza della pressione del gas, delle acque sotterranee e di altri fattori, è probabile che si verifichino esplosioni di carbone e gas e altri fenomeni dinamici, che minacciano seriamente la sicurezza e la vita dei lavoratori sul campo. Tuttavia, i campioni di mattonelle vengono solitamente utilizzati nei test di laboratorio su campioni di carbone di classe III-V. Resta da verificare se le conclusioni della ricerca sulle bricchette e sul carbone grezzo siano coerenti e se una bricchetta possa sostituire il carbone grezzo nella ricerca sulle caratteristiche di resistenza. Da tempo molti ricercatori in Cina e all'estero conducono numerosi studi approfonditi e dettagliati sulle proprietà meccaniche del fluido contenente carbone. Il campione di carbone è una parte importante del corpo del carbone. Gli oggetti di ricerca delle proprietà meccaniche di un campione di carbone si dividono principalmente in due tipologie: carbone grezzo e bricchette. Per il carbone delle classi I e II, la struttura del corpo del carbone è relativamente dura e fornisce le condizioni necessarie per perforare un campione di carbone grezzo, quindi i campioni di carbone grezzo vengono solitamente utilizzati in tale ricerca. Per il carbone di classe III-V, la preparazione dei campioni di carbone grezzo è difficile e le bricchette sono molto più facili da ottenere rispetto ai campioni di carbone grezzo, quindi i campioni di bricchette sono più comunemente utilizzati in tale ricerca. Tuttavia, una bricchetta è un campione di carbone bricchettato secondario, che distrugge le caratteristiche strutturali del campione di carbone grezzo stesso. Il carbone di classe III-V è relativamente spezzato e le sue caratteristiche sono simili a quelle della struttura sfusa. Pertanto, è ancora necessario verificare il livello della differenza tra i campioni di carbone di tre tipi e se una mattonella possa sostituire il carbone grezzo nella ricerca sulle caratteristiche di resistenza.