Evolution des caractéristiques de résistance des briquettes et des fluides contenant du charbon brut

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 593 (2023) Citer cet article

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Les propriétés mécaniques du fluide contenant du charbon sont un facteur important affectant l’exploitation sûre des veines de houille tendre. En particulier, pour le charbon de classe III à V, des explosions de charbon et de gaz et d'autres phénomènes dynamiques sont susceptibles de se produire en raison de l'influence de la pression du gaz et des eaux souterraines, ce qui menace sérieusement la sécurité et la vie des travailleurs sur le terrain. Cependant, des échantillons de briquettes sont généralement utilisés à la place du charbon brut dans les tests de laboratoire effectués sur des échantillons de charbon de classe III à V. Il convient de vérifier davantage si les conclusions de la recherche sur les briquettes et le charbon brut sont cohérentes et si le charbon en briquettes peut remplacer le charbon brut dans la recherche sur les caractéristiques de résistance. Dans cet article, l'évolution des caractéristiques de résistance du charbon en briquettes fluides et du charbon brut est étudiée. Les caractéristiques de résistance, les caractéristiques de rupture d'instabilité et les caractéristiques d'émission acoustique du charbon brut et du charbon en briquettes sous compression uniaxiale et triaxiale sont analysées en détail. En outre, l'influence de la teneur en eau et de la pression interstitielle sur les caractéristiques de résistance du charbon brut et du charbon en briquettes de classe III à V est étudiée plus en détail. Les résultats montrent que la caractéristique de rupture du charbon brut est une rupture globalement fragile, principalement une rupture par fendage axial, alors que celle des briquettes est une rupture globale ductile, principalement un effritement continu en forme de cône. Les paramètres de résistance du charbon brut et du charbon en briquettes s'améliorent sous la pression de confinement, mais la différence interne dans le charbon brut est considérablement réduite. La cohésion de l'échantillon de charbon brut augmente initialement puis diminue avec l'augmentation de la teneur en eau, et l'angle de frottement interne augmente avec l'augmentation de la teneur en eau. De plus, il est vérifié que la résistance, la cohésion, le module d'élasticité et le module de déformation de la briquette diminuent avec l'augmentation de la pression interstitielle sous différentes pressions interstitielles, mais que la différence de résistance du charbon de classe III à V diminue avec l'augmentation de la pression interstitielle. Sur la base des résultats mentionnés ci-dessus, les paramètres de résistance d'un corps houiller sont estimés à l'aide du critère Hoek-Brown (H-B). Sur la base d'une comparaison des paramètres de résistance de l'échantillon de charbon et du corps de charbon, les paramètres de résistance estimés du corps de charbon sont plus proches des valeurs réelles sur site.

Les propriétés mécaniques du fluide contenant du charbon sont un facteur important affectant l’exploitation sûre des couches de houille tendre, en particulier pour le charbon de classe III à V. Sous l'influence de la pression du gaz, des eaux souterraines et d'autres facteurs, des explosions de charbon et de gaz et d'autres phénomènes dynamiques sont susceptibles de se produire, menaçant sérieusement la sécurité et la vie des travailleurs sur le terrain. Cependant, les échantillons de briquettes sont généralement utilisés dans les tests en laboratoire d’échantillons de charbon de classe III à V. Il reste à vérifier si les conclusions de la recherche sur les briquettes et le charbon brut sont cohérentes et si une briquette peut remplacer le charbon brut dans la recherche sur les caractéristiques de résistance. Depuis longtemps, de nombreux chercheurs en Chine et à l'étranger ont mené de nombreuses études approfondies et détaillées sur les propriétés mécaniques des fluides contenant du charbon. L’échantillon de charbon constitue une partie importante du gisement de charbon. Les objets de recherche sur les propriétés mécaniques d'un échantillon de charbon sont principalement divisés en deux types : le charbon brut et les briquettes. Pour le charbon de classe I et II, la structure du corps de charbon est relativement dure, fournissant les conditions nécessaires pour forer un échantillon de charbon brut, c'est pourquoi des échantillons de charbon brut sont généralement utilisés dans de telles recherches. Pour le charbon de classe III à V, la préparation d'échantillons de charbon brut est difficile et les briquettes sont beaucoup plus faciles à obtenir que les échantillons de charbon brut, c'est pourquoi les échantillons de briquettes sont plus couramment utilisés dans de telles recherches. Cependant, une briquette est un échantillon de charbon de briquetage secondaire, qui détruit les caractéristiques structurelles de l'échantillon de charbon brut lui-même. Le charbon de classe III à V est relativement fragmenté et ses caractéristiques sont similaires à celles de la structure en vrac. Par conséquent, le niveau de différence entre les échantillons de charbon des trois types et la question de savoir si une briquette peut remplacer le charbon brut dans la recherche sur les caractéristiques de résistance doivent encore être vérifiés.