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低渗煤层注CO2增抽瓦斯数值模拟与应用 预览
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作者 白刚 周西华 +2 位作者 魏士平 李雪明 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期77-84,共8页
针对低渗透性煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低等问题,基于CO2-CH4多组分气体竞争吸附作用,开展了注CO2提高煤层瓦斯抽采率数值模拟与试验研究。首先,建立了考虑气水两相流与Klinkenberg效应的煤层注CO2促抽瓦斯流固耦合模型,利用COMSOL... 针对低渗透性煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低等问题,基于CO2-CH4多组分气体竞争吸附作用,开展了注CO2提高煤层瓦斯抽采率数值模拟与试验研究。首先,建立了考虑气水两相流与Klinkenberg效应的煤层注CO2促抽瓦斯流固耦合模型,利用COMSOL软件进行了煤层注CO2后煤层瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯抽采率等参数变化规律,并应用于工程试验。结果表明:构建的气水两相流瓦斯抽采流固耦合数学模型可靠、合理;注入CO2抽采煤层气瓦斯压力、瓦斯含量均比未注入CO2抽采下降速率快;现场试验后,注气抽采条件下瓦斯抽采浓度平均值是未注气条件下的2.02倍,瓦斯抽采纯量是后者的3倍。煤层注入CO2气体后,瓦斯抽采量增加,显著促进了煤层瓦斯抽采。 展开更多
关键词 低渗透性煤层 煤层注CO2气体 气–水两相流 流–固耦合模型 产气率
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考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型 被引量:2
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作者 李胜 张浩浩 +3 位作者 毕慧杰 杨振华 陶梅 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期114-119,共6页
为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯(甲烷)运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层... 为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯(甲烷)运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型;数值模拟地面瓦斯抽采过程,分析煤层瓦斯运移规律和基质渗流作用对瓦斯抽采的影响。研究表明:基质瓦斯和裂隙瓦斯的压力均随时间的增加而降低,两者差值先增大后减小;在模拟工况下,单位时间内基质瓦斯渗流量仅占流入裂隙瓦斯量的0.5%。基质渗流对瓦斯抽采的产能及储层压力有影响;考虑基质瓦斯渗流的双孔隙双渗透率模型预测的产气速率和储层压力下降幅度均小于双孔隙单渗透率模型。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 基质瓦斯渗流 双渗透率 数值模拟
CH4与N2,CO2间竞争吸附关系的核磁共振实验研究 预览
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作者 罗明坤 李胜 +2 位作者 荣海 杨振华 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期490-497,共8页
利用核磁共振(NMR)技术测试了CH4与CO2,N2在煤样中相互作用过程的NMR信号,并通过T2谱形态和谱面积对各气体间相互作用的整个过程进行了描述和分析。测试结果表明:CH4在煤中吸附过程的T2谱呈双峰结构,弛豫时间较小的为吸附峰,另一个... 利用核磁共振(NMR)技术测试了CH4与CO2,N2在煤样中相互作用过程的NMR信号,并通过T2谱形态和谱面积对各气体间相互作用的整个过程进行了描述和分析。测试结果表明:CH4在煤中吸附过程的T2谱呈双峰结构,弛豫时间较小的为吸附峰,另一个为游离峰。随着吸附时间和注入压力的增加,吸附总量逐渐增加,但吸附速率逐渐降低。强吸附性气体能置换煤中已吸附的弱吸附性气体,反之效果不明显;置换过程中,大孔隙内的气体比小孔隙内的更容易置换。将弱吸附性气体注入已吸附强吸附性气体的煤中,一定程度上能促使原气体由吸附态向游离态转化;同时,少量的弱吸附性气体也能被吸附,气压越大越明显。NMR测试结果直观反映了CH4与各气体间的相互作用关系。 展开更多
关键词 核磁共振 吸附解吸 置换作用 增产措施
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钻孔间距对水力压裂促抽煤层瓦斯的影响 预览 被引量:2
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作者 李胜 任延平 +3 位作者 杨振华 罗明坤 兰天伟 《中国安全生产科学技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期70-76,共7页
针对定量确定合理钻孔间距困难问题,基于损伤力学和多场耦合理论,建立了水力压裂和瓦斯抽采的煤层流固耦合模型,包括瓦斯和水运移场、应力场以及孔隙度、渗透率演化方程,并采用Comsol联合Matlab求解,研究了不同钻孔间距时压裂和抽采过... 针对定量确定合理钻孔间距困难问题,基于损伤力学和多场耦合理论,建立了水力压裂和瓦斯抽采的煤层流固耦合模型,包括瓦斯和水运移场、应力场以及孔隙度、渗透率演化方程,并采用Comsol联合Matlab求解,研究了不同钻孔间距时压裂和抽采过程中煤层弹模、损伤值、渗透率、瓦斯压力、抽采量和压裂贯通时间的变化规律。结果表明:耦合模型可较准确地模拟煤层水力压裂和瓦斯抽采过程;压裂贯通时间与钻孔间距呈指数增长关系;在马堡煤矿,当钻孔间距为4~8 m时,压裂损伤区在抽采孔贯通,渗透率呈"n"型曲线,瓦斯抽采后,瓦斯压力迅速下降,抽采有效区随间距的增加而增大;当钻孔间距为9~12 m时,压裂损伤区未贯通,煤层渗透率呈"m"型曲线,抽采有效区随间距的增加而减小,与间距4~8 m相比,瓦斯抽采量较小。 展开更多
关键词 水力压裂 瓦斯抽采 煤层增透 钻孔间距 流固耦合模型
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煤与瓦斯突出的地质动力系统失稳判据研究 被引量:3
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作者 罗明坤 +4 位作者 李胜 杨振华 张浩浩 杨鸿智 兰天伟 《中国矿业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期137-144,共8页
为了进一步弄清煤与瓦斯突出发生的原因及演化规律,在分析突出现象和已有研究成果的基础上,明确了突出的地质动力系统构成,分析了地质动力系统的演化过程,并构建了地质动力系统的失稳判据.研究结果表明:含瓦斯煤体是突出的物质基础,地... 为了进一步弄清煤与瓦斯突出发生的原因及演化规律,在分析突出现象和已有研究成果的基础上,明确了突出的地质动力系统构成,分析了地质动力系统的演化过程,并构建了地质动力系统的失稳判据.研究结果表明:含瓦斯煤体是突出的物质基础,地质动力环境为突出营造了高构造应力、低强度煤岩体、高瓦斯赋存环境,而采掘扰动为突出提供了激发动力和空间条件;突出的发生需经历地质动力系统的孕育、形成、发展和终止等演化过程;突出的发生需满足地质动力系统形成的力学判据C_1;失稳力学判据C_2和能量判据C_3;利用地质动力系统判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的发生机理,为掘进工作面突出的预测和防治提供了依据. 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出机理 地质动力系统 失稳判据 演化规律
矸石-粉煤灰充填采煤覆岩结构与变形规律 被引量:2
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作者 李胜 +2 位作者 海龙 杜文璋 杨振华 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期117-123,共7页
矸石-粉煤灰充填采煤可解决"三下"压煤和固体废弃物排放造成的环境污染问题。根据充填采煤工作面覆岩移动规律,提出矸石-粉煤灰充填采煤覆岩存在3类结构;在弹性地基薄板理论基础上,建立了基本顶力学模型,推导出了基本顶弯曲下沉的理... 矸石-粉煤灰充填采煤可解决"三下"压煤和固体废弃物排放造成的环境污染问题。根据充填采煤工作面覆岩移动规律,提出矸石-粉煤灰充填采煤覆岩存在3类结构;在弹性地基薄板理论基础上,建立了基本顶力学模型,推导出了基本顶弯曲下沉的理论公式,给出了基本顶破断的临界条件;据此,分析了基本顶变形影响因素,并进行了工程实践。结果表明,基本顶最大下沉量理论计算值与实测值基本一致,各因素对基本顶弯曲下沉影响大小依次为:基本顶弹性模量、覆岩载荷、直接顶弹性模量、充填体弹性模量。邢台矿7606工作面采空区基本顶的最大下沉量为234 mm,沿专用铁路线地表最大下沉量为16 mm,仅直接顶产生了局部裂隙和离层,基本顶完整性较好,覆岩属于第II类结构,地表变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 矸石-粉煤灰 充填开采 覆岩结构 变形规律 力学模型
煤岩渗透率各向异性模型及瓦斯抽采模拟研究
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作者 张浩浩 李胜 +3 位作者 王箫鹤 郭云峰 陶梅 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期109-115,共7页
为进一步明晰煤岩渗透率演化特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响,基于已有的基质瓦斯渗流流固耦合模型,考虑煤岩渗透率的各向异性特征,建立煤岩渗透率各向异性耦合模型;运用COMSOL Multiphysics软件,分析煤岩渗透率各向异性特征和基质... 为进一步明晰煤岩渗透率演化特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响,基于已有的基质瓦斯渗流流固耦合模型,考虑煤岩渗透率的各向异性特征,建立煤岩渗透率各向异性耦合模型;运用COMSOL Multiphysics软件,分析煤岩渗透率各向异性特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响。研究结果表明:随着渗透率各向异性系数的增大,基质与裂隙渗透率比例系数降低,瓦斯抽采效果明显降低;基质瓦斯渗流量比重最大值随各向异性系数的增大而增大,但在抽采中后期渗流量比重逐渐趋于稳定,且稳定在0. 1%左右;基质瓦斯渗流项在瓦斯抽采中某一特定阶段有促进作用。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 渗透率各向异性 流固耦合 基质瓦斯渗流 渗透率演化特征
煤层双重介质模型及瓦斯抽采合理布孔间距研究
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作者 李胜 张浩浩 +1 位作者 陶梅 《安全与环境学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期1284-1289,共6页
为使瓦斯抽采效果在技术、经济方面达到最佳,研究了瓦斯抽采过程中煤层瓦斯的运移规律和钻孔的合理布孔间距。将煤层视为双孔隙双渗透率弹性介质,推导了煤基质、裂隙渗透率演化方程,综合考虑了瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形等因素的影响... 为使瓦斯抽采效果在技术、经济方面达到最佳,研究了瓦斯抽采过程中煤层瓦斯的运移规律和钻孔的合理布孔间距。将煤层视为双孔隙双渗透率弹性介质,推导了煤基质、裂隙渗透率演化方程,综合考虑了瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形等因素的影响,建立了煤层双重介质流固耦合模型,并进行了钻孔瓦斯抽采模拟,分析了钻孔间距对瓦斯抽采的影响。结果表明:不同钻孔间距的瓦斯压力随抽采时间的增加先快速下降再趋于平缓,且钻孔间距越小,瓦斯压力下降越快;随着钻孔间距的增大,O点消突时间逐渐增加,与钻孔间距呈二次方关系;现场试验与模拟结果基本吻合,钻孔间距5 m时瓦斯抽采效果最佳。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯抽采 双重介质 流固耦合 钻孔间距
高瓦斯综采工作面瓦斯立体抽采技术与应用 被引量:4
9
作者 李胜 罗明坤 +2 位作者 周利峰 张帅 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》 北大核心 2018年第2期244-250,共7页
针对高瓦斯综采工作面瓦斯含量高、瓦斯涌出量大、开采强度大等特点,提出在回采巷道掘进和工作面回采过程中进行瓦斯立体抽采的治理方法,巷道掘进期间通过底抽巷穿层钻孔与掘进工作面顺层钻孔形成立体抽采系统;工作面回采期间利用底抽... 针对高瓦斯综采工作面瓦斯含量高、瓦斯涌出量大、开采强度大等特点,提出在回采巷道掘进和工作面回采过程中进行瓦斯立体抽采的治理方法,巷道掘进期间通过底抽巷穿层钻孔与掘进工作面顺层钻孔形成立体抽采系统;工作面回采期间利用底抽巷穿层抽采、工作面顺层抽采和高抽巷组成立体抽采系统,确定了瓦斯立体抽采的主要技术参数;结合赵庄煤矿1307工作面实际的地质条件和开采条件,进行了瓦斯立体抽采试验.研究结果表明:瓦斯立体抽采大幅度降低了工作面的瓦斯含量,瓦斯抽排率达到69.28%,瓦斯抽采效果显著,是一种良好的瓦斯治理方法,实现了工作面掘进和回采期间的安全生产. 展开更多
关键词 高瓦斯矿井 瓦斯立体抽采 高抽巷 底抽巷 煤与瓦斯共采
凤凰山矿外错高位钻场瓦斯治理技术
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作者 李胜 张帅 +2 位作者 罗明坤 杨振华 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》 北大核心 2018年第3期493-498,共6页
针对'U'型通风采煤工作面上隅角瓦斯经常超限问题,以凤凰山矿XV1306工作面为例,利用顶板'三带'划分理论对采场覆岩破坏情况进行分析,结合FLAC3D软件对坚硬顶板条件下覆岩裂隙发育和应力分布规律进行数值模拟研究.提出... 针对'U'型通风采煤工作面上隅角瓦斯经常超限问题,以凤凰山矿XV1306工作面为例,利用顶板'三带'划分理论对采场覆岩破坏情况进行分析,结合FLAC3D软件对坚硬顶板条件下覆岩裂隙发育和应力分布规律进行数值模拟研究.提出外错高位钻场布置方式:沿本工作面回风顺槽和下一工作面回风顺槽之间联络巷中间开掘斜巷,进入煤层顶板布置外错高位钻场,在高位钻场内分别向本工作面和下一工作面施工近水平扇形高位钻孔.确定高位钻场水平方向上距离回风顺槽外侧15 m,垂直方向上距离顶板7.5~12 m,钻孔终孔间距20 m.研究结果表明:工作面瓦斯流量稳定在10m3/min左右,采空区瓦斯抽采率达到60%以上,外错高位钻场可以显著提高钻孔覆盖范围,减少采空区垮落钻孔封堵报废数量,提高采空区抽采效率. 展开更多
关键词 外错高位钻场 扇形高位钻孔 覆岩发育规律 应力分布 FLAC3D数值模拟
煤岩致裂中的静态破碎剂组分及其性能 预览 被引量:2
11
作者 罗明坤 李胜 +1 位作者 李宗杰 《工程爆破》 2017年第3期5-9,共5页
针对煤矿开采中许多高瓦斯区域很难使用炸药实施爆破的情况,提出一种由静态破碎剂使煤岩胀裂破碎的方法。为了确定静态破碎剂合理的参数配比,达到煤岩破碎的理想效果,通过膨胀压正交实验确定破碎剂的最佳配比,利用水化反应测温实验确定... 针对煤矿开采中许多高瓦斯区域很难使用炸药实施爆破的情况,提出一种由静态破碎剂使煤岩胀裂破碎的方法。为了确定静态破碎剂合理的参数配比,达到煤岩破碎的理想效果,通过膨胀压正交实验确定破碎剂的最佳配比,利用水化反应测温实验确定合适的水灰比,运用混凝土试件和煤样试件胀裂破碎实验研究了静态破碎剂性能。结果表明:CaO 70%、石膏5%、水泥12%、膨润土3%、减水剂0.5%、粉煤灰9.5%为静态破碎剂最佳配比;最佳水灰比为0.35;CaO对破碎剂膨胀压的影响最大,胀裂裂缝沿试件的弱面发育,破碎效果良好。 展开更多
关键词 煤岩致裂 静态破碎剂 水灰比 正交实验 高瓦斯
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低透煤层水力压裂促进瓦斯抽采模拟与试验研究 被引量:11
12
作者 周西华 周丽君 +2 位作者 白刚 宋东平 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第10期81-86,共6页
针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、工作量大、效率低等问题,采用水力压裂技术促进煤层瓦斯抽采。在多场耦合和弹性损伤理论基础上,建立煤层损伤-应力-渗流耦合模型,数值模拟马堡煤矿15108工作面水力压裂及瓦斯抽采过程,分析煤层弹性模... 针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、工作量大、效率低等问题,采用水力压裂技术促进煤层瓦斯抽采。在多场耦合和弹性损伤理论基础上,建立煤层损伤-应力-渗流耦合模型,数值模拟马堡煤矿15108工作面水力压裂及瓦斯抽采过程,分析煤层弹性模量、渗透率和瓦斯压力的变化规律,确定压裂和抽采关键参数,并据此开展工程试验,对模拟结果进行验证。结果表明:高能压裂液能使煤层破裂,渗透率急剧升高,加快瓦斯向抽采钻孔运移;随着压裂时间增加,压裂损伤范围逐渐扩大;模拟得出水力压裂10 000 s时,2个压裂孔间的损伤区在抽采孔处贯通,压裂损伤范围达14 m;现场压裂试验后,瓦斯抽采平均和最高纯量分别达到63.79和126.57 m3/d,是未压裂的9.65倍和7.23倍,透气性升高了67倍。 展开更多
关键词 低透气性煤层 水力压裂 瓦斯抽采 增透促抽 损伤-应力-渗流耦合模型 数值模拟
煤层渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响 被引量:3
13
作者 李胜 +3 位作者 兰天伟 杨振华 罗明坤 陶梅 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期132-137,共6页
为揭示渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响,假设煤层是一种孔隙-裂隙结构的弹性连续介质,构建各向异性渗透率方程;基于多物理场耦合理论,建立考虑气-水两相流的煤层流固耦合模型,结合试验测得的煤层不同方向上的渗透率,模拟确定煤层瓦... 为揭示渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响,假设煤层是一种孔隙-裂隙结构的弹性连续介质,构建各向异性渗透率方程;基于多物理场耦合理论,建立考虑气-水两相流的煤层流固耦合模型,结合试验测得的煤层不同方向上的渗透率,模拟确定煤层瓦斯抽采的合理钻孔间距和钻孔布置方向。结果表明:由于渗透率各向异性,在钻孔附近形成椭圆形的压降区域,该区域向煤层边界扩展,逐渐变为鼓形;在模拟工况下,抽采120天内达标的合理钻孔间距应为2.346-2.598 m;钻孔与最大渗透率方向的夹角越大,瓦斯抽采量越大,钻孔布置方向与煤层最大渗透率方向应保持较大夹角。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 煤层渗透率 各向异性 流固耦合模型 有效半径 钻孔方向
不同因素对水力压裂促抽煤层瓦斯的影响 被引量:1
14
作者 李胜 +3 位作者 兰天伟 罗明坤 杨振华 陶梅 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期97-102,共6页
为揭示不同因素对水力压裂促进煤层瓦斯抽采的影响,保障煤矿安全开采,基于多物理场耦合理论,建立包含损伤场、应力场和渗流场的煤层压裂和抽采统一数学模型,运用Comsol联合Matlab软件求解,结合现场试验,验证统一数学模型的有效性,并模... 为揭示不同因素对水力压裂促进煤层瓦斯抽采的影响,保障煤矿安全开采,基于多物理场耦合理论,建立包含损伤场、应力场和渗流场的煤层压裂和抽采统一数学模型,运用Comsol联合Matlab软件求解,结合现场试验,验证统一数学模型的有效性,并模拟分析钻孔间距、注水压力、煤体弹性模量和地应力等因素对水力压裂及瓦斯抽采过程的影响。结果表明:现场试验与模拟得出的压裂贯通时间较吻合;压裂损伤区在抽采孔处贯通是有效抽采煤层瓦斯的关键;压裂贯通时间与煤层弹性模量成线性增加关系,与垂直地应力、钻孔间距成指数增加关系,与注水压力成指数降低关系。 展开更多
关键词 水力压裂 瓦斯抽采 煤层增透 影响因素 数值模拟
基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征 预览 被引量:2
15
作者 李胜 罗明坤 +2 位作者 毕慧杰 任延平 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期1748-1756,共9页
针对某些煤储层中的孔隙和裂隙被方解石、白云石等矿物或杂质堵塞致使煤层渗透率降低的问题,提出一种煤层酸化增透方法。利用核磁共振(NMR)和低温氮吸附实验表征了煤样酸化前后的比表面积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、孔径分布及核磁... 针对某些煤储层中的孔隙和裂隙被方解石、白云石等矿物或杂质堵塞致使煤层渗透率降低的问题,提出一种煤层酸化增透方法。利用核磁共振(NMR)和低温氮吸附实验表征了煤样酸化前后的比表面积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、孔径分布及核磁成像等特性参数,分析了酸化作用下煤的细观结构变化规律。测试结果表明,煤样经酸化处理后,饱和水状态的NMR信号量增加,残余水状态的NMR信号量降低,T2谱的中大孔峰(T2〉20 ms)的变化较大,NMR所表征的总孔隙度、有效孔隙度、渗透率均增加,残余孔隙度、T2截止值降低;低温氮吸附所表征的比表面积和总孔隙体积均增加,且主要集中增加在10 nm左右的孔隙,但高煤阶煤增加不明显。NMR图像直观地反映了煤样酸化前后内部孔隙结构的变化特征,为揭示酸化增透的微观演变过程提供了新的手段。煤样初始孔隙越发育或孔隙裂隙中可溶性矿物质越多,所表征的特征参数变化越大,酸化增透效果越好。 展开更多
关键词 酸化增透 核磁共振 低温氮吸附 核磁成像
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基于流固耦合模型的穿层钻孔瓦斯抽采模拟研究 预览 被引量:11
16
作者 李胜 毕慧杰 +2 位作者 罗明坤 兰天伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2017年第5期121-127,共7页
为研究钻孔瓦斯抽采渗流规律,为钻孔合理布置提供依据,提出了考虑气-水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在多孔介质的有效应力原理基础上,考虑瓦斯吸附/解吸产生的应力,推导出煤体应力-应变本构关系;分析水和瓦斯运移的气-水两相流过程,... 为研究钻孔瓦斯抽采渗流规律,为钻孔合理布置提供依据,提出了考虑气-水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在多孔介质的有效应力原理基础上,考虑瓦斯吸附/解吸产生的应力,推导出煤体应力-应变本构关系;分析水和瓦斯运移的气-水两相流过程,以相对渗透率为桥梁,给出水渗流方程和考虑Klinkenberg效应的瓦斯渗流方程;构建作为耦合项的煤层孔隙率和渗透率动态演化方程,结合成庄矿4321工作面进行数值模拟。结果表明:成庄矿4321底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采预抽期定为90 d是合理的,抽采过程中瓦斯渗流速度具有阶段性,增大抽采负压对抽采效果影响不明显;穿层钻孔布置方式为终孔间距9 m,钻场间距9 m。工程实践表明,测得的煤层瓦斯压力变化情况与数值模拟结果基本吻合,抽采后煤层瓦斯含量为6.46-7.67 m^3/t,43212巷瓦斯浓度降低了37%,抽采效果良好。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 穿层钻孔 钻孔布置
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采煤工作面煤与瓦斯突出危险性智能判识技术 被引量:8
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作者 李胜 罗明坤 +2 位作者 张帅 毕慧杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期76-81,共6页
为准确对采煤工作面煤与瓦斯突出危险性进行智能判识,在充分考虑采掘工程扰动因素对煤与瓦斯突出动态影响的基础上,选取瓦斯含量、瓦斯压力、采动应力、地质构造等因素作为采煤工作面煤与瓦斯突出的主要影响因素,结合矿山压力与瓦斯抽... 为准确对采煤工作面煤与瓦斯突出危险性进行智能判识,在充分考虑采掘工程扰动因素对煤与瓦斯突出动态影响的基础上,选取瓦斯含量、瓦斯压力、采动应力、地质构造等因素作为采煤工作面煤与瓦斯突出的主要影响因素,结合矿山压力与瓦斯抽采理论,提出影响因素的动态计算方法;运用人工神经网络和多因素模式识别方法,建立煤与瓦斯突出的智能判识模型;应用VBA编程技术以Auto CAD为平台开发工作面煤与瓦斯突出危险性智能判识系统,实现工作面回采过程中各区域突出危险性的动态预测和分级管理。平顶山十二矿己15-17200工作面的现场实际应用表明,预测结果总体趋势与现场实际有较好的一致性。 展开更多
关键词 智能判识 煤与瓦斯突出 危险性预测 动态计算 VBA
基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟 预览 被引量:18
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作者 李胜 +3 位作者 罗明坤 杨振华 张浩浩 王硕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3076-3085,共10页
为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分... 为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。 展开更多
关键词 煤层气抽采 深部储层 流-固-热耦合模型 气-水两相流 产气量 渗透率
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综放沿空留巷顶板下沉及其影响因素研究
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作者 李胜 +1 位作者 罗明坤 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期44-48,共5页
控制顶板下沉是综放沿空留巷成功的关键,为研究综放沿空留巷顶板下沉规律,根据能量守恒和损伤力学的理论,建立了综放沿空留巷顶板下沉损伤力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并分析了顶板下沉量与其15个影响因素的定量关系。结果表... 控制顶板下沉是综放沿空留巷成功的关键,为研究综放沿空留巷顶板下沉规律,根据能量守恒和损伤力学的理论,建立了综放沿空留巷顶板下沉损伤力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并分析了顶板下沉量与其15个影响因素的定量关系。结果表明:直接顶、顶煤、巷旁支护体的有效弹性模量三者耦合,大部分顶板下沉量由有效弹性模量较小者吸收;顶板下沉量随支护体宽度增加而降低,支护体宽度达4 m左右时,下沉量基本保持不变;顶板下沉量随巷道宽度、采高、顶煤厚度和直接顶厚度增加而增加;顶板下沉量随关键块给定载荷的增大而急剧增加。关键块参数对顶板下沉具有决定作用,提高巷旁支护强度,可减小关键块破断长度和回转角,使关键块破断位置靠近巷旁煤壁,有效减小顶板下沉;巷内支护阻力、直接顶容重和顶煤容重对顶板下沉量影响较小。 展开更多
关键词 安全工程 综放沿空留巷 围岩损伤 顶板下沉 力学模型 影响因素 定量分析
二次采动下沿空留巷围岩变形及其控制研究 预览 被引量:7
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作者 李胜 +2 位作者 罗明坤 杜文璋 张帅 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期49-55,共7页
针对二次采动下沿空留巷围岩变形控制困难问题,揭示了沿空留巷围岩变形规律,建立了二次采动下沿空留巷围岩变形力学模型,推导出了围岩变形的理论公式,据此分析了围岩变形的影响因素,提出了支护对策,并进行了工程实践。结果表明:围岩变... 针对二次采动下沿空留巷围岩变形控制困难问题,揭示了沿空留巷围岩变形规律,建立了二次采动下沿空留巷围岩变形力学模型,推导出了围岩变形的理论公式,据此分析了围岩变形的影响因素,提出了支护对策,并进行了工程实践。结果表明:围岩变形理论公式与现场实测值基本一致;顶底板移近量以底鼓为主,底鼓量为直接底压曲量与老底挠曲量的最大值;各因素对围岩变形影响程度依次为巷旁支护体宽度、迭加应力集中系数、采高、采深、老底弹性模量。围岩变形控制对策应围绕关键性影响因素进行,据此提出"锚网索+高强度墩柱+老底注浆"耦合支护对策,工程实践表明,沿空留巷围岩变形稳定,得到了有效控制。 展开更多
关键词 沿空留巷 二次采动 围岩变形 力学模型 影响因素 控制对策
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