基于灰度和纹理分析,对二氧化碳喷射引起的煤岩断层的先驱特征进行实验研究

科学领域:

• 地质力学 地质力学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 采矿工程 采矿工程 采矿工程

背景情况:

• 二氧化碳 (CO2) 喷射是提高煤层透性和气体排水效率的关键技术.
• 了解二氧化碳爆炸过程中煤炭和岩石变形和断裂机制对于优化采矿操作至关重要.
• 识别这些过程的前体特征可以提高安全性和效率.

研究的目的:

• 阐明二氧化碳爆炸过程中煤炭和岩石的变形和断裂机制.
• 为了识别煤石裂变和传播的前体特征.
• 开发二氧化碳喷射引起的断裂压力和气体压力分布的模型.

主要方法:

• 开发了一种二氧化碳喷射诱导的煤岩断裂压力模型和一种气体压力分布模型.
• 使用自主开发的二氧化碳喷射试验平台和非接触式全应变场测量系统.
• 在控制的轴和气体压力下,在块样本上使用灰色水平共发生矩阵 (GLCM) 分析了应变云图的灰度和纹理特征.

主要成果:

• 细菌场灰度图表在裂变和传播过程中从"宽和低"转变为"窄和高".
• 纹理特征参数在3毫秒 (裂纹启动) 和9毫秒 (裂纹传播) 显示突然变化.
• 灰度的峰值频率从3ms的0.0846增加到9ms的0.1626,与裂的发展相关.

结论:

• 监测主要应变场的灰度和纹理特征,有效地识别了煤岩裂开始和传播的前体特征.
• 这种方法有可能降低喷气成本,优化煤矿喷气效应.
• 提供了理论指导,以提高深层,低透性煤层的气体开采效率.