Nghiên cứu thực nghiệm về quy luật tiến hóa của sự gãy vụn hạt trong quá trình bùng nổ than và khí

Springer Science and Business Media LLC - Tập 7 Số 1 - Trang 97-106 - 2020
X. Wu1, Yawen Peng1, Jiang Xu2, Yaojun Qiao1, Wen Nie3, Tingting Zhang1
1College of Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu, 610101, China
2College of Resources and Environmental Science, Chongqing University, Chongqing 400030, China
3Quanzhou Institute of Equipment Manufacturing, Haixi Institutes, Chinese Academy of Sciences, Quanzhou, 362000, China

Tóm tắt

Tóm tắtBùng nổ than và khí là một hiện tượng động lực học trong kỹ thuật khai thác mỏ ngầm, thường đi kèm với sự ném và phá vỡ một lượng lớn than. Để nghiên cứu hiệu ứng nghiền và sự tiến triển của nó trong quá trình bùng nổ, các mẫu than với kích thước hạt ban đầu khác nhau đã được đánh giá bằng thiết bị thử nghiệm bùng nổ than và khí. Ba kích thước hạt cơ bản, 5–10 lưới, 10–40 lưới và 40–80 lưới, cũng như một số mẫu than có kích thước hạt hỗn hợp đã được sử dụng trong các thử nghiệm. Các hạt than đã được ép trước tại áp suất 4 MPa trước khi thử nghiệm. Áp lực mặt đất dọc (4 MPa) và áp lực mặt đất ngang (2,4 MPa) đã được mô phỏng ban đầu bằng hệ thống thủy lực và duy trì trong suốt quá trình. Trong các thử nghiệm, các mẫu than trước tiên được đặt trong chân không trong 3 giờ, và than được bơm đầy khí (CH4) trong thời gian hấp phụ khoảng 5 giờ. Cuối cùng, van khí được đóng và bùng nổ than và khí được kích hoạt bằng cách nhanh chóng mở lỗ bùng nổ. Các hạt than bị ném ra bởi thiết bị thử nghiệm bùng nổ đã được thu thập và sàng lọc dựa trên kích thước hạt. Kết quả cho thấy những điều sau. (1) Kích thước hạt nhỏ hơn có hiệu ứng nghiền kém hơn so với kích thước lớn hơn. Hơn nữa, các hạt than được phân loại tốt thì bị gãy ít trong quá trình bùng nổ. (2) Khi số lượng thử nghiệm lặp lại tăng lên, chỉ số gãy tương đối tăng; tuy nhiên, mức độ gia tăng giảm sau mỗi thử nghiệm, cho thấy rằng sự phân mảnh thêm trở nên ngày càng khó khăn.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Esterle J, Kolatschek Y, O’Brien G (2002) Relationship between in situ coal stratigraphy and particle size and composition after breakage in bituminous coals. Int J Coal Geol. https://doi.org/10.1016/S0166-5162(01)00077-5

Guo LW, Yu QX, Jiang CL, Wang K (2000) Testing study on the variation of coal temperature during the process of coal and gas outburst. Chin J Rock Mech Eng 19:366–368

Gupta V, Sun X, Xu W et al (2017) A discrete element method-based approach to predict the breakage of coal. Adv Powder Technol 28:2665–2677. https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.07.019

Hardin B (1985) Crushing of soil particles. J Geotech Eng 111:1177–1192. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1985)111:10(1177)

Hu QT, Zou YH, Wen GC, Zhao XS (2007) New technology of outburst danger prediction by gas content. J China Coal Soc 32:276–280

Hu QT, Zhou SN, Zhou XQ (2008) Mechanical mechanism of coal and gas outburst process. J China Coal Soc 33:1368–1372

Jiang C, Yu Q (1996) Rules of energy dissipation in coal and gas outburst. J China Coal Soc 21:173–178

Krajcinovic D, Mastilovic S (1995) Some fundamental issues of damage mechanics. Mech Mater 21:217–230. https://doi.org/10.1016/0167-6636(95)00010-0

Nie W, Yang HW, Zhang HL et al (2016) Bayesian network-based model for assessing the intensity of outbursts of coal and gas. Int J Oil Gas Coal Technol 13:200–213. https://doi.org/10.1504/IJOGCT.2016.10000264

Oberholzer V, van der Walt J (2009) Investigation of factors influencing the attrition breakage of coal. J S Afr Inst Min Metall 109:211–216

Sahoo R (2005) Study of the commanution characteristics of coal by single particle breakage test device. Part Sci Technol 23:285–296. https://doi.org/10.1080/02726350590955921

Sahoo R (2006) Review: an investigation of single particle breakage tests for coal handling system of the gladstone port. Powder Technol 161:158–167. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2005.09.001

Sahoo R, Roach D (2005) Quantification of the lump coal breakage during handling operation at the gladstone port. Chem Eng Process Process Intensif 44:797–804. https://doi.org/10.1016/j.cep.2004.09.004

Shi FN (2016) A review of the applications of the JK size-dependent breakage model: part 1: ore and coal breakage characterisation. Int J Miner Process 155:118–129. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2016.08.012

Shi FN, Liu HP, Rodrigues S et al (2018) Lithotype-based modelling and simulations of coal degradation conditioned by both high and low energy breakage. Fuel 232:405–414. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.05.125

Tavares LM, King RP (1998) Single-particle fracture under impact loading. Int J Miner Process 54:1–28. https://doi.org/10.1016/S0301-7516(98)00005-2

Wei F, Shi G, Zhang T (2010) Study on coal and gas outburst prediction indexes base on gas expansion energy. China Coal Soc 35:95–99

Wen GC (2003) Study of coal and gas outburst energy. Min Saf Environ Prot 30:6–9

Wu X (2010) Research on simulation experiments on coal and gas outburst in various particle size. Chongqing University, Chongqing

Xie XG, Feng T, Wang Y, Huang SY (2010) The energy dynamic balance in coal and gas outburst. J China Coal Soc 35:1120–1124

Xie WN, He YQ, Wang YJ et al (2017) Effect of fine particles on the breakage behavior of coarse coal in the hardgrove Mill. Int J Coal Prep Util 37:326–338. https://doi.org/10.1080/19392699.2016.1183659

Xu J, Tao Y, Yin G (2008) Development and application of coal and gas outburst simulation test device. J Rock Mech Eng 27:8

Yang DD, Chen YJ, Tang J et al (2018) Experimental research into the relationship between initial gas release and coal-gas outbursts. J Nat Gas Sci Eng 50:157–165. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.12.015

Zhang G (2008) Ventilation Safety Science. Xuzhou

Zhao YX, Jiang YD, Tian SP (2010) Investigation on the characteristics of energy dissipation in the preparation process of coal bumps. J China Coal Soc 35:1979–1983

Zheng ZM (2004) The mechanism of coal and gas outburst from the view of quantity and dimensional analysis. In: Collect Work ZHENG Zhemin, pp 382–392

Zhou SN, Lin BQ (1999) The theory of gas flow and storage in coal seams. China coal industry publishing house, Beijing

Zhou JW, Liu Y, Du CL, Liu SY (2017) Effect of the particle shape and swirling intensity on the breakage of lump coal particle in pneumatic conveying. Powder Technol 317:438–448. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.05.034

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 7 Số 1

97-106

Thông tin tác giả