Evolução das características de resistência de briquete e fluido contendo carvão bruto

Sep 24, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 593 (2023) Citar este artigo

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As propriedades mecânicas do fluido contendo carvão são um fator importante que afeta a mineração segura de jazidas de carvão macio. Em particular, para carvão de classe III-V, explosões de carvão e gás e outros fenômenos dinâmicos são propensos a ocorrer devido às influências da pressão do gás e das águas subterrâneas, que ameaçam seriamente a segurança e a vida dos trabalhadores de campo. No entanto, amostras de briquetes são geralmente usadas no lugar de carvão bruto em testes de laboratório conduzidos em amostras de carvão classe III-V. Se as conclusões da pesquisa para briquetes e carvão bruto são consistentes e se o carvão briquete pode substituir o carvão bruto em pesquisas sobre características de resistência, isso precisa ser verificado. Neste artigo, a evolução das características de resistência do carvão briquete fluido e do carvão bruto é estudada. As características de resistência, características de falha por instabilidade e características de emissão acústica de carvão bruto e carvão briquete sob compressão uniaxial e triaxial são analisadas em detalhes. Além disso, a influência do teor de água e pressão dos poros nas características de resistência do carvão bruto classe III-V e do carvão briquete é mais estudada. Os resultados mostram que a característica de falha do carvão bruto é uma falha global frágil, principalmente falha por divisão axial, enquanto a do briquete é uma falha global dúctil, principalmente lascamento contínuo em forma de cone. Os parâmetros de resistência do carvão bruto e do carvão briquete melhoram sob pressão de confinamento, mas a diferença interna no carvão bruto é significativamente reduzida. A coesão da amostra de carvão bruto inicialmente aumenta e depois diminui com o aumento do teor de água, e o ângulo de atrito interno aumenta com o aumento do teor de água. Além disso, verifica-se que a resistência, a coesão, o módulo de elasticidade e o módulo de deformação do briquete diminuem com o aumento da pressão de poro sob diferentes pressões de poro, mas a diferença de resistência do carvão classe III-V diminui com o aumento da pressão de poro. Com base nos resultados acima mencionados, os parâmetros de resistência de um corpo de carvão são estimados usando o critério de Hoek-Brown (H-B). Com base na comparação dos parâmetros de resistência da amostra de carvão e do corpo de carvão, os parâmetros de resistência estimados do corpo de carvão estão mais próximos dos valores reais no local.

As propriedades mecânicas do fluido contendo carvão são um fator importante que afeta a mineração segura de veios de carvão macio, especialmente para carvão classe III-V. Sob a influência da pressão do gás, águas subterrâneas e outros fatores, explosões de carvão e gás e outros fenômenos dinâmicos são propensos a ocorrer, o que ameaça seriamente a segurança e a vida dos trabalhadores de campo. No entanto, amostras de briquetes são geralmente usadas em testes de laboratório de amostras de carvão classe III-V. Se as conclusões da pesquisa para briquete e carvão bruto são consistentes e se um briquete pode substituir o carvão bruto em pesquisas sobre características de resistência ainda precisam ser verificadas. Por muito tempo, muitos pesquisadores na China e no exterior realizaram numerosos estudos detalhados e aprofundados sobre as propriedades mecânicas do fluido contendo carvão. A amostra de carvão é uma parte importante do corpo de carvão. Os objetos de pesquisa das propriedades mecânicas de uma amostra de carvão são divididos principalmente em dois tipos: carvão bruto e briquetes. Para carvão de classe I e II, a estrutura do corpo de carvão é relativamente dura, fornecendo as condições necessárias para perfurar uma amostra de carvão bruto, portanto, amostras de carvão bruto são geralmente usadas em tais pesquisas. Para o carvão classe III-V, a preparação de amostras de carvão bruto é difícil e os briquetes são muito mais fáceis de obter do que as amostras de carvão bruto; portanto, as amostras de briquetes são mais comumente usadas em tais pesquisas. No entanto, um briquete é uma amostra de carvão de briquetagem secundária, que destrói as características estruturais da própria amostra de carvão bruto. O carvão classe III-V é relativamente quebrado e suas características são semelhantes às da estrutura a granel. Portanto, o nível da diferença entre as amostras de carvão dos três tipos e se um briquete pode substituir o carvão bruto em pesquisas sobre características de resistência ainda precisa ser verificado.