練炭・原炭含有流体の強度特性の進化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 593 (2023) この記事を引用

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流体を含む石炭の機械的特性は、軟炭層の安全な採掘に影響を与える重要な要素です。 特にⅢ～Ⅴ種石炭では、ガス圧や地下水の影響により石炭やガスの噴出などの動的現象が発生しやすく、現場作業員の安全や生命を大きく脅かします。 ただし、クラス III ～ V の石炭サンプルに対して行われる実験室試験では、通常、原料炭の代わりに練炭サンプルが使用されます。 練炭と原炭の研究結論が一致しているかどうか、強度特性の研究において練炭が原炭の代替となり得るかどうかについては、さらに検証する必要がある。 この論文では、流体を含む練炭と原炭の強度特性の進化を研究しています。 一軸および三軸圧縮下での原炭および練炭の強度特性、不安定破壊特性、音響放射特性を詳細に分析します。 さらに、クラスIII-Vの原料炭と練炭の強度特性に及ぼす水分含有量と間隙圧力の影響をさらに研究しました。 結果は,原料炭の破壊特性は全体的に脆性破壊,主に軸方向の分割破壊であるのに対し,ブリケットの破壊特性は全体的に延性破壊,主に円錐形の連続剥離であることを示した。 原炭と練炭の強度パラメーターは閉じ込め圧力下で向上しますが、原炭の内部差異は大幅に減少します。 原料炭サンプルの凝集力は、最初は増加し、その後、含水量の増加とともに減少し、内部摩擦角は含水量の増加とともに増加します。 さらに、練炭の強度、凝集力、弾性率、変形係数は、異なる間隙圧下では間隙圧の増加に伴って減少するが、III-V 種炭の強度差は間隙圧が増加すると減少することが確認された。 上述の結果に基づいて、石炭体の強度パラメータは Hoek-Brown (H-B) 基準を使用して推定されます。 石炭サンプルと石炭体の強度パラメータの比較に基づいて、石炭体の推定強度パラメータは現場での実際の値に近くなります。

流体を含む石炭の機械的特性は、特にクラス III ～ V の石炭の場合、軟炭層の安全な採掘に影響を与える重要な要素です。 ガスの圧力や地下水などの影響により、石炭やガスの噴出やその他の動的現象が発生しやすく、現場作業員の安全や生命が大きく脅かされます。 ただし、練炭サンプルは通常、クラス III ～ V の石炭サンプルの実験室試験に使用されます。 練炭と原炭の研究結論が一貫しているかどうか、また強度特性の研究において練炭が原炭の代替となり得るかどうかについては、まだ検証されていない。 長い間、中国および海外の多くの研究者が、石炭含有流体の機械的特性について数多くの徹底的で詳細な研究を実施してきました。 石炭サンプルは石炭本体の重要な部分です。 石炭サンプルの機械的性質の研究対象は、主に原炭と練炭の 2 種類に分けられます。 クラス I および II の石炭の場合、石炭本体の構造は比較的硬く、原石炭サンプルを掘削するのに必要な条件を備えているため、通常、原石炭サンプルはこのような研究に使用されます。 III-V 種炭の場合、原料炭サンプルの調製が難しく、原料炭サンプルよりも練炭の方が入手しやすいため、このような研究では練炭サンプルがよく使用されます。 ただし、練炭は二次的な練炭サンプルであり、原石炭サンプル自体の構造的特徴を破壊します。 III-V 級石炭は比較的壊れており、その特性はバルク構造に似ています。 したがって、強度特性の研究において、3 種類の石炭サンプル間の差異がどの程度あるのか、原炭の代わりに練炭が使用できるかどうかについては、まだ検証する必要があります。