煤田火災能燒毀大量煤炭資源、產(chǎn)生有毒害氣體、破壞土壤植被、地下水,引起地表沉陷等,對人的生命健康和環(huán)境都產(chǎn)生極大破壞。我國是煤田火災最嚴重的國家之一,涉及新疆、內(nèi)蒙等中西部七個省（自治區(qū)）。煤火燃燒烘烤火區(qū)覆巖,改變其力學特性,促使覆巖原生裂隙的發(fā)育和擴展,為煤火燃燒提供漏風供氧通道,這是煤田火災能自主燃燒和不斷蔓延的最主要因素之一。為此,本文以煤巖熱損傷為切入點,通過理論分析、實驗室實驗及數(shù)值模擬等手段,深入研究了煤巖熱損傷后孔隙結構、力學特性、滲流特性的演化規(guī)律,探討了煤巖熱損傷的破壞機制和滲流特性的影響機制,建立了煤田火區(qū)熱-固耦合數(shù)學模型,通過數(shù)值模擬分析了溫度場、應力場、位移場的變化規(guī)律,結合煤巖破壞的判別準則,得出了燒空區(qū)塑性變形區(qū)域的影響范圍。主要研究成果如下:（1）利用掃描電鏡、核磁共振研究了煤體熱損傷后孔隙結構特征及演化規(guī)律,采用分形理論對熱損傷煤體的孔隙結構進行了定量表征。結果表明,高溫熱處理對煤體有開孔、疏孔效應,孔隙間的連通性隨熱處理溫度的升高而增強,并伴隨裂隙的發(fā)育和擴展,300℃高溫處理后煤體裂隙數(shù)量、深度以及長度均有明顯增加。煤樣孔隙隨熱處理溫度的升高不斷發(fā)...

【文章頁數(shù)】：173 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-3論文技術路線圖

1緒論特性的影響機制。（3）熱損傷對煤體滲透特性的影響機制采用三軸滲流實驗裝置，開展高溫處理后不同變質(zhì)程度煤樣在不同條件下的滲流實驗，研究高溫熱損傷后煤樣滲透率隨氣體壓力、圍壓、軸壓的變化規(guī)律，結合研究內(nèi)容（1）及研究內(nèi)容（2）揭示熱損傷對煤體滲流特性的影響機制。（4）煤田火區(qū)....

圖2-2煤田火區(qū)地表裂隙形態(tài)

.2燒空區(qū)覆巖垮落裂隙曹代勇等[157]通過對煤田火區(qū)的現(xiàn)場考察，將煤田火區(qū)裂隙成因進行了理，認為火區(qū)地表裂隙主要有構造裂隙、采動塌陷裂隙和燃燒烘烤裂隙。煤火燃燒中心形成后，釋放大量熱量烘烤上覆巖層，改變覆巖的力學性燃燒中心沿煤層走向繼續(xù)蔓延，后方形成大量燒空區(qū)，而燒空區(qū)范圍的....

圖2-3煤田火區(qū)的動態(tài)發(fā)展過程

圖2-3煤田火區(qū)的動態(tài)發(fā)展過程[181]Fig.2-3Dynamicdevelopmentprocessofcoalfieldfirearea方程巖基質(zhì)體，氣流速度較慢，可用達西定律表示[182]：()ijUPg流流速矢量，m/s；....

圖3-2QuantaTM250型掃描電子顯微鏡Fig.3-2QuantaTM250Scanningelectronmicroscopy

鏡質(zhì)組反射率%鏡質(zhì)組/%惰質(zhì)組/%殼質(zhì)組/%0.7342.5755.7600.5851.5630.4813.95煤體孔裂隙結構發(fā)育特征的影響（EffectsotheDevelopmentCharacteristicsofCoalPore....

本文編號：4054018