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基于低场磁共振的北山花岗岩热损伤研究 认领
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作者 孙中光 姜德义 +3 位作者 谢凯楠 王克全 李磊 蒋翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1081-1088,共8页
研究岩石的热破裂和损伤机制在高放废物地质处置工程中越来越受到重视。以我国甘肃北山的高放废物处置库的花岗岩岩样为研究对象,采用低场核磁共振系统、MTS岩石力学试验机、倒置镜像光学显微镜对重点预选场址花岗岩的热稳定性开展室内... 研究岩石的热破裂和损伤机制在高放废物地质处置工程中越来越受到重视。以我国甘肃北山的高放废物处置库的花岗岩岩样为研究对象,采用低场核磁共振系统、MTS岩石力学试验机、倒置镜像光学显微镜对重点预选场址花岗岩的热稳定性开展室内试验研究。研究发现:①核磁共振T 2谱图在0~400℃没有明显变化,当温度高于500℃时,T 2谱图振幅显著增大且向右大幅移动,T 2谱面积与孔隙率在加热过程中呈现幂率关系;②峰值应力随着温度和孔隙度的增加以幂律关系降低;③通过核磁共振成像(MRI)发现,温度低于500℃时质子密度分布均匀且没有发现明显的质子密度簇,说明岩石内部结构稳定。当温度高于500℃时,晶体裂纹和边界裂纹的产生致使出现大量的高质子密度区域,并随着温度持续升高质子密度高的微小区域融合成大的连通区域;④花岗岩岩样在不同温度条件下的核磁成像像素的概率密度函数都服从对数正态分布,当温度超过500℃,概率密度函数整体向右转移;⑤通过显微结构观察,500℃时在长石晶间和长石晶粒与石英晶粒间有边界裂纹产生,并在晶体内部出现少量的穿晶裂纹,当试样温度加热到600℃时,超过了石英α/β相变点,石英颗粒产生大面积透明状穿晶裂缝,同时伴随着明显的穿晶网络。 展开更多
关键词 花岗岩 热损伤 核磁共振 核磁成像
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基于屈服等值线模型的巷道冲击地压发生判断 认领
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作者 孙中光 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期84-88,共5页
为研究材料失稳型冲击地压在巷道内的发生机制,采用应力场理论分析、煤体破坏实验和有限元模拟的方法,分析围岩弹塑性转化特征,得出基于双屈服等值线模型的巷道煤壁冲击地压发生的判断条件。研究表明:运用莫尔-库仑屈服准则判定屈服函... 为研究材料失稳型冲击地压在巷道内的发生机制,采用应力场理论分析、煤体破坏实验和有限元模拟的方法,分析围岩弹塑性转化特征,得出基于双屈服等值线模型的巷道煤壁冲击地压发生的判断条件。研究表明:运用莫尔-库仑屈服准则判定屈服函数等值线呈类双曲线分布;若竖直应力为均匀荷载,则屈服等值线数值向深部逐渐减小,巷道围岩将由浅部向深部逐渐破坏;若竖直应力向深部逐渐增大,则屈服等值线数值向深部逐渐增大,预示巷道围岩将在深部先行破裂,浅部围岩保持完整,该情况下巷道易发生冲击地压。室内单轴压缩实验和数值模拟验证了理论分析结果,证明通过屈服等值线模型可以表征巷道冲击地压发生的临界状态。 展开更多
关键词 煤矿巷道 围岩变形 冲击地压 发生机制 屈服等值线 单轴压缩 有限元
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煤岩微观相态FCN智能识别与分形重构 认领
3
作者 薛东杰 唐麒淳 +4 位作者 王傲 易海洋 张弛 耿传庆 周宏伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1203-1221,共19页
数字岩芯可提供无差别化仿真计算模型,是研究岩石物理力学性质的理想模型,精准高效建模一直制约着数字岩芯重构技术的推广。传统方法处理CT切片扫描数据费时费力,主要受限于2个方面,一是扫描层数有限;二是孔裂隙识别依赖于传统阈值分割... 数字岩芯可提供无差别化仿真计算模型,是研究岩石物理力学性质的理想模型,精准高效建模一直制约着数字岩芯重构技术的推广。传统方法处理CT切片扫描数据费时费力,主要受限于2个方面,一是扫描层数有限;二是孔裂隙识别依赖于传统阈值分割算法。以煤岩为例,引入人工智能识别实现4种微观相态:孔隙、裂隙、高密度矿物和基质的智能识别,并开展分形重构。基于微米CT扫描建立4种微观相态数据集并进行了数据增强,开发了专用标注软件可实现跨尺度孔裂隙的准确标注。算法上优化了全卷级神经网络智能识别架构,建立Crack-FCN网络结构,网络层次少且错误率低。同时引入矢量化算法实现了裂隙面积、长度和宽度的定量计算;进而引入中心线细化算法实现了复杂裂隙拓扑结构的有效提取。最后开发局部自相似分形重构算法,并基于优化策略解决了快速插值问题,解决了相邻CT层扫描信息缺失的问题。结果表明分形插值与直线插值和三阶样条插值相比局部粗糙特性明显,且保证了裂隙断面的粗糙性和连续性。工作引入全卷级神经网络智能识别技术用于构造数字岩芯,为高效精准建立数字岩芯提供了新的技术支撑。 展开更多
关键词 岩石力学 数字岩芯 CT切片 人工智能识别 全卷积神经网络 微观相态 分形重构
含V型相交裂隙岩体的力学特性及破坏模式试验 认领
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作者 刘新荣 尹志明 王艳磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期651-659,共9页
为深入了解V型相交裂隙岩体试件的力学特性和裂纹演化规律,采用MTS815电液伺服控制试验机对含不同夹角V型相交裂隙岩体试件进行了常规单轴压缩试验,基于试验结果,详细分析了试件的应力-应变曲线、强度与变形特性、裂纹演化与破坏模式及... 为深入了解V型相交裂隙岩体试件的力学特性和裂纹演化规律,采用MTS815电液伺服控制试验机对含不同夹角V型相交裂隙岩体试件进行了常规单轴压缩试验,基于试验结果,详细分析了试件的应力-应变曲线、强度与变形特性、裂纹演化与破坏模式及能量耗散特征。研究结果表明:①裂隙试件的应力-应变曲线进入裂纹萌生与扩展阶段早于完整试件,在峰前出现了明显的应力降现象,在峰后破坏阶段,完整试件表现为应力-应变曲线的快速跌落,而裂隙试件呈现台阶状多阶段性跌落,甚至缓慢水平下降,体现出明显的延性破坏特征;②裂隙试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有明显减小。峰值强度和弹性模量随裂隙夹角的增加呈先增大后减小的变化趋势。轴向峰值应变主要受裂隙夹角的影响,总体随夹角的增大呈线性减小的趋势;③裂隙的存在能够完全改变岩体试件的破坏模式,随着裂隙夹角的逐渐增加,裂隙试件破坏模式的演化过程为:台阶式张拉-剪切复合破坏(30°)→张拉-八字形剪切复合破坏(60°)→台阶式平行双斜面剪切破坏(90°)。当裂隙夹角为60°时,试件的裂纹演化和破坏模式体现出对加载方向近似的结构对称性特征;④相交裂隙试件单轴压缩破坏的弹性应变能、耗散能、总能量和能量耗散率均较完整试件有大幅度的减小。裂隙试件产生的裂纹数量越多,试件表面的脱落现象越明显,耗散能和能量耗散率也越大。拉-剪复合破坏比单纯剪切破坏要消耗更多的能量。试件的破坏特征和破坏模式能很好地反映试件的能量耗散特性。 展开更多
关键词 V型相交裂隙 力学特性 破坏模式 能量特征 单轴压缩
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温度与孔隙压力耦合作用下煤岩吸附–渗透率模型研究 认领
5
作者 李波波 高政 +4 位作者 杨康 李建华 任崇鸿 许江 曹偈 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期668-681,共14页
为模拟瓦斯抽采过程中温度与孔隙压力对煤岩吸附及渗透特性的影响,利用等温吸附装置、含瓦斯煤热–流–固耦合三轴伺服渗流装置,开展等温吸附试验及不同温度下孔隙压力降低的渗流试验。建立修正的双L吸附模型和考虑温度–孔隙压力耦合... 为模拟瓦斯抽采过程中温度与孔隙压力对煤岩吸附及渗透特性的影响,利用等温吸附装置、含瓦斯煤热–流–固耦合三轴伺服渗流装置,开展等温吸附试验及不同温度下孔隙压力降低的渗流试验。建立修正的双L吸附模型和考虑温度–孔隙压力耦合作用的煤岩渗透率模型。通过试验结果及试验比对验证其合理性。结果表明:在本文试验条件下,煤岩瓦斯累积解吸量随瓦斯压力降低呈逐渐升高趋势。当温度恒定时,煤岩渗透率在降压过程中呈先降低后升高的趋势。当孔隙压力恒定时,煤岩渗透率在升温过程中呈先降低后升高的趋势。修正后的双L吸附模型比原吸附模型拟合效果更好,能很好反映不同温度下煤岩吸附量与气体压力的变化关系。煤岩瓦斯解吸过程中产生的基质收缩应变随孔隙压力降低而升高。新建渗透率模型与试验数据具有较好的一致性,可以更好的表征不同温度条件下的煤岩渗透率演化规律。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩 吸附 渗透率 孔隙压力 温度
孔隙压力与水分综合作用的煤岩渗透率演化规律 认领
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作者 李波波 李建华 +3 位作者 杨康 任崇鸿 许江 高政 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期44-53,共10页
为探究孔隙压力与水分变化引起的煤基质压缩体积变化及其对煤岩渗透率的影响规律,采用液氮吸附实验和压汞实验结合的方法计算煤基质压缩系数,并分析煤岩孔隙结构特征.开展不同含水率条件下孔隙压力升高的煤岩渗流实验,构建考虑水分和孔... 为探究孔隙压力与水分变化引起的煤基质压缩体积变化及其对煤岩渗透率的影响规律,采用液氮吸附实验和压汞实验结合的方法计算煤基质压缩系数,并分析煤岩孔隙结构特征.开展不同含水率条件下孔隙压力升高的煤岩渗流实验,构建考虑水分和孔隙压力综合作用的渗透率模型,体现煤岩孔隙结构和瓦斯渗流的关联性.结果表明:煤基质压缩系数可使煤岩压缩体积变化量化,而且煤岩渗透率与孔隙压力呈指数函数关系.孔隙压力恒定时,渗透率随含水率的增大而减小.对比分析渗透率模型计算的压缩系数与孔隙结构实验计算值,说明孔隙结构对煤岩吸附及渗透特性有控制作用. 展开更多
关键词 煤岩 压缩系数 渗透率 孔隙压力 含水率
基于巴西劈裂实验的层状页岩断裂特征试验研究 认领
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作者 王辉 李勇 +3 位作者 曹树刚 潘瑞凯 朱健尚 杨红运 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期604-612,共9页
为揭示层状页岩巴西圆盘试件破坏强度与裂纹特征关系的机理,对圆盘试件进行劈裂试验。利用高速照相机和声发射监测装置分析了试件的破断特征及声发射特征,探讨了试件的破断机理以及破断强度的影响因素。研究表明:1)圆盘试件的裂纹起裂... 为揭示层状页岩巴西圆盘试件破坏强度与裂纹特征关系的机理,对圆盘试件进行劈裂试验。利用高速照相机和声发射监测装置分析了试件的破断特征及声发射特征,探讨了试件的破断机理以及破断强度的影响因素。研究表明:1)圆盘试件的裂纹起裂点通常位于试件的中部或加载端处,当层理角度较小时,试件裂纹垂直于或斜交于层理面扩展,随层理角度逐渐增大,裂纹逐渐沿层理方向扩展;2)层理方向会影响试件应力场的分布,当层理角度为0°和90°时,试件中部会产生较大的水平拉应力,试件容易产生拉伸破坏,当层理角度为45°时,试件中部会产生较大的剪应力,试件容易产生剪切破坏;3)由于裂纹表面能密度的差异性,试件的破坏强度分别与总裂纹长度和相对层理裂纹长度成正相关和负相关关系;4)试件的声发射特征与其破断模式密切相关,当试件产生张拉破断时,声发射计数表现为单峰陡增特征,当试件产生剪切+张拉复合破断时,声发射计数表现为多段增长特征。 展开更多
关键词 层状页岩 巴西劈裂 裂纹扩展特征 破坏模式 能量理论
长石砂岩对酸性环境的腐蚀劣化响应 认领
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作者 周斌 张东明 +2 位作者 许江 程亮 李嘉欣 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期165-173,共9页
为了揭示酸性环境对岩石的腐蚀劣化效应,利用CT图像处理技术分析经酸性水域浸泡后长石砂岩的细观组分及结构变化,并利用岛津AGI–250伺服材料试验机开展单轴压缩试验,观察其力学参数劣化情况。试验结果表明:经酸性水域处理后,长石砂岩... 为了揭示酸性环境对岩石的腐蚀劣化效应,利用CT图像处理技术分析经酸性水域浸泡后长石砂岩的细观组分及结构变化,并利用岛津AGI–250伺服材料试验机开展单轴压缩试验,观察其力学参数劣化情况。试验结果表明:经酸性水域处理后,长石砂岩试件其总体密度降低、分布趋向均一化,局部区域生成了更高密度的矿物成分;次生孔隙增多,试件外部孔隙变化可直观看到,内部孔隙变化可通过最小外接矩形像素面积直接反映;抗压强度、弹性模量、峰值应变最大下降量分别达34.092%,22.016%和13.705%,且反映砂岩强度参数的劣化度相对较高,应变参数的劣化度相对较低;酸性水域中H+浓度充足时,砂岩在酸性溶液中主要以溶解反应为主,H+浓度降低到一定程度后,正长石和斜长石溶解的同时可生成其他自生矿物,当H+消耗殆尽后,反应主要以水解的方式进行。通过将CT图像处理技术运用于经酸性水域处理后砂岩的力学特性变化机理分析,为研究类似岩石等非均质材料的组成及性质提供一种新思路和新方法。 展开更多
关键词 长石砂岩 酸性水域 CT图形处理 力学特性 劣化规律
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重庆市页岩气开采行业环境管理实践 认领
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作者 毛媛媛 卢培利 +2 位作者 王学文 冯永超 李有鹏 《环境影响评价》 2020年第4期34-38,共5页
为保护页岩气开采过程的生态环境,减小生态环境风险,对重庆市页岩气开发现状、环境管理、科技支撑三方面进行了调研。通过调研发现重庆市目前已建立了关于页岩气开发环境管理的专门性文件,并已完成相关区域的规划环评、强化监管机制以... 为保护页岩气开采过程的生态环境,减小生态环境风险,对重庆市页岩气开发现状、环境管理、科技支撑三方面进行了调研。通过调研发现重庆市目前已建立了关于页岩气开发环境管理的专门性文件,并已完成相关区域的规划环评、强化监管机制以及污染集中治理建设。在分析了现有措施后,针对仍然存在的问题,提出了如重大变动界定应重点关注工程变化导致的不利生态环境影响;结合开发区块具体情况确定压裂返排液排放去向及执行标准;鼓励废弃油基泥浆和岩屑的综合利用等相应对策。 展开更多
关键词 页岩气 环境管理 生态环境
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突出过程中煤层及巷道多物理场参数动态响应 认领
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作者 周斌 许江 +4 位作者 彭守建 闫发志 杨威 程亮 杨文健 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1385-1397,共13页
为进一步认识煤与瓦斯突出发生机理及致灾机制,运用自主研发的多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,针对中国重庆水江煤业(集团)有限责任公司水江煤矿K1煤层回采工作面的实际情况,开展了预定瓦斯压力2.0 MPa下的突出过程中的煤层... 为进一步认识煤与瓦斯突出发生机理及致灾机制,运用自主研发的多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,针对中国重庆水江煤业(集团)有限责任公司水江煤矿K1煤层回采工作面的实际情况,开展了预定瓦斯压力2.0 MPa下的突出过程中的煤层及巷道内的动态响应试验研究。分析了突出过程中煤层内的瓦斯压力和温度,巷道内两相流的运动形态、冲击力和温度的变化规律。结果表明:突出过程中图像信息的灰度值变化能够反应煤与瓦斯突出过程中固相煤粉流的运动情况,固相煤粉在突出过程中存在振发特性及二次加速特征;煤粉的二次加速,意味着该处能量的集中,气相曳力增加;煤层瓦斯压力下降过程中存在“壅塞”现象,表现为瓦斯压力下降过程中的阶段性起伏,且该现象是突出振发特性的本质;地应力值越大,瓦斯压力和煤体温度的下降速度越快,且温度的变化与瓦斯压力的变化存在一致性,突出过程中煤体的温度下降量可达8℃;突出启动后,巷道内前期以弱扰动为主,距工作面5044 mm才会出现较强的叠加扰动,随后,扰动呈现周期性升降,直至能量衰减至0;突出后期,虽然瓦斯膨胀能已不足以将煤体抛出孔洞,但是依然有大量瓦斯气体持续解吸,因此,突出的发展阶段还应包括后期的单相瓦斯气体的持续解吸和运移。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯压力 煤层温度 两相流 冲击力
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基于热-流-固体系参数演变的煤与瓦斯突出能量演化 认领 被引量:1
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作者 许江 周斌 +4 位作者 彭守建 闫发志 程亮 杨威 杨文健 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期213-222,共10页
基于气固耦合作用条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的温度-气压-应力体系演化过程,从热力系统能量守恒的思想出发,探讨了突出过程中多变指数的实时演化,并根据动态变化的多变指数推导出了多变过程中的瓦斯膨胀能... 基于气固耦合作用条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的温度-气压-应力体系演化过程,从热力系统能量守恒的思想出发,探讨了突出过程中多变指数的实时演化,并根据动态变化的多变指数推导出了多变过程中的瓦斯膨胀能的计算方法,在此基础上讨论了突出过程中的能量释放问题。研究结果表明:煤体不同区域的应力变化在突出过程中共呈现3种类型,即:初始下降—波动升降—平稳回升型、初始上升—小幅下降—平稳回升型和小幅下降—平稳回升型;煤体内瓦斯压力变化过程呈现两种类型,即:初始下降—波动升降—平稳下降型与平稳下降型;煤体温度则在突出过程中表现为单一的持续下降过程。煤体卸压区和应力集中区在突出前期为定温-定压-定熵相互转换的多变过程,突出中期为定温过程,突出后期为定温-定压相互转换多变的过程;应力升高区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期主要表现为定温过程;原岩应力区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期处于一个定温-定压-定熵相互转换的多变过程。突出过程中煤体的弹性应变能释放主要来自于应力集中区和应力升高区,煤体内各区域的弹性应变能的释放都会经历一个下降随后回升的现象,且该过程中各区域的弹性能不会一次性完全释放。突出过程中越靠近工作面区域释放的瓦斯膨胀能越大,膨胀能的释放并不是一个连续的过程,而是呈现阶段波动式,这种波动在突出后期尤为明显。根据本文的研究,在煤体物理力学性质确定的前提下,单独释放弹性应变能或瓦斯膨胀能都可以达到降低突出发生风险的目的,若同时对两者进行处理,则突出风险降低的概率更大。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯膨胀能 应变能 多变过程 能量释放
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含预制裂隙黑色页岩裂纹扩展过程及宏观破坏模式巴西劈裂试验研究 认领
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作者 王辉 李勇 +4 位作者 曹树刚 潘瑞凯 杨红运 张克文 刘延保 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期912-926,共15页
为研究在层理和预制裂隙共同作用下黑色页岩的断裂特性及破断机制,对含预制裂隙的圆盘试件进行巴西劈裂试验,并利用高速照相机和声发射监测装置对试件的破坏过程进行监测。结果表明:预制裂隙会削弱试件的强度,随层理和预制裂隙角度的变... 为研究在层理和预制裂隙共同作用下黑色页岩的断裂特性及破断机制,对含预制裂隙的圆盘试件进行巴西劈裂试验,并利用高速照相机和声发射监测装置对试件的破坏过程进行监测。结果表明:预制裂隙会削弱试件的强度,随层理和预制裂隙角度的变化,试件的强度会表现出显著的差异性。层理角度和预制裂隙角度会影响试件起裂点的位置和裂纹尖端起裂角的大小,当预制裂隙角度较小时,试件的起裂点会偏离预制裂隙尖端,裂纹沿试件中部或层理面扩展;随预制裂隙角度增大,试件起裂点逐渐转移至预制裂隙尖端,裂纹由预制裂隙尖端向应力加载方向扩展,且层理角度对裂纹起裂角的影响随预制裂隙角度增大而逐渐减弱。根据试件的裂纹形态和形成机制,可将含预制裂纹试件的破坏模式划分为5种类型,其声发射计数的时间分布特征可以划分为2种类型。同时,结合数值模拟和理论分析结果可以看出,黑色页岩表现出一定的横观各向同性特征,其层理效应随层理角度增大而增强,随预制裂隙角度增大而减弱;且最大切向应力准则可以作为预制裂隙起裂的判据。 展开更多
关键词 岩石力学 巴西劈裂试验 黑色页岩 预制裂隙 裂纹扩展 破坏模式 层理效应
不同层间压差条件下叠置含气系统的定产合采试验研究 认领
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作者 许江 李奇贤 +1 位作者 彭守建 韩恩德 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-53,共8页
为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储... 为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储层压力、瞬时产量、产能贡献率等参数动态演化规律。研究结果表明:在合采过程中,1号煤层的储层压力在11.5 min上升至1.1 MPa,出现明显的压力上升,这是由于煤层之间的储层压力差过大会形成层间干扰现象,使低气压煤层的储层压力上升,但该现象主要发生在合采初期,并随着合采时间的延长而减弱;在11.25 L/min的定产生产条件下,1-4号煤层的初始瞬时产量分别为-23.4、-1.6、9.3、18.3 L/min,因此当单层产气能力高于定产值时,高气压煤层的部分产气量通过井筒汇入低气压煤层,形成倒灌现象,且层间压差越大,倒灌的气量越大;在0.2、0.3和0.5 MPa的3种层间压差条件下,1号煤层在第10 min的产气贡献率分别为-3.2%、-10.4%、-16.9%,所以在合采初期,层间压差越大,对低气压煤层的产气的抑制作用越大;在稳产期内,不同储层压力的煤层产气呈现为一种"动态平衡"的产气特征,即当相对高气压煤层的产气能力不足时,相对低气压煤层的产气能力开始增加,从而维持稳定产气。 展开更多
关键词 多层叠置含气系统 煤层气 多层合采 层间干扰
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基于不同钻孔间距的瓦斯抽采效果实验研究 认领
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作者 彭守建 李正一 +4 位作者 许江 张鸿睿 胡晨阳 张超林 郭世超 《煤炭工程》 北大核心 2020年第1期95-99,共5页
为了研究钻孔布置对瓦斯抽采效率的影响,采用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统,开展了不同钻孔间距条件下瓦斯抽采物理模拟实验研究,探讨了钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:在抽采初期,各测点瓦斯压力下降速率和... 为了研究钻孔布置对瓦斯抽采效率的影响,采用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统,开展了不同钻孔间距条件下瓦斯抽采物理模拟实验研究,探讨了钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响。结果表明:在抽采初期,各测点瓦斯压力下降速率和下降量主要受到离钻孔中心距离的影响,与测点距钻孔出口距离基本无关,在瓦斯抽采过程中,靠近钻孔中心位置的瓦斯压力梯度大,瓦斯流速也较大,断面瓦斯压力场中等压线以钻孔为中心呈圆环形分布;相邻钻孔之间产生的抽采叠加效应会影响有效抽采范围,钻孔间距越近,有效抽采范围越大,同时其有效抽采范围也随抽采时间呈指数型增长。 展开更多
关键词 钻孔间距 瓦斯抽采 瓦斯压力 物理模拟 煤层气开发
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地下采动下含深大裂隙岩溶山体变形响应特征 认领
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作者 钟祖良 高国富 +2 位作者 刘新荣 王南云 李皓 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期97-106,共10页
为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩... 为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩溶山体崩滑失稳过程及变形特征。结果表明:山体上部灰岩溶蚀强烈,形成众多裂隙和岩溶管道,在地下采动作用下经历了较长的变形发展过程;地下采动影响下,山体上覆岩层向采空区方向变形,并随着顶板岩层冒落,岩层变形显著增大;上覆岩层深大裂隙对山体变形有重要影响,上部岩层沿着裂隙向下形成沉降带,同时裂隙也得以扩展;崩塌区前缘岩体由于开挖卸荷,向坡外发生挤出变形,前缘阻滑力降低;随着采空区不断扩大,山体稳定性不断降低,最终山体整体溃屈,发生破坏。普洒崩滑模式为“山体后缘拉裂沉陷—裂隙扩展贯通—整体溃屈”。本研究为开展西南地区地下采动对岩溶坡体稳定性影响评价提供借鉴。 展开更多
关键词 边坡工程 地下采空 数值模拟 岩溶 深大裂隙
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加卸载应力条件下原煤力学与渗透特性的实验研究 认领
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作者 蒋长宝 魏皑冬 +1 位作者 陈昱霏 王培 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第2期5-9,共5页
以川煤集团芙蓉公司某煤矿C1煤层的煤样为研究对象,利用煤岩热流固耦合三轴伺服渗流实验装置(THM-2),进行加卸载应力条件下原煤力学及渗透特性实验。研究结果表明:同一加卸载控制点下,原煤破坏时的体应变随加卸载速率比的增大而减小,破... 以川煤集团芙蓉公司某煤矿C1煤层的煤样为研究对象,利用煤岩热流固耦合三轴伺服渗流实验装置(THM-2),进行加卸载应力条件下原煤力学及渗透特性实验。研究结果表明:同一加卸载控制点下,原煤破坏时的体应变随加卸载速率比的增大而减小,破坏时的径向应变和轴向应变随加卸载速率比的增大而增大,随加卸载速率比增大,原煤破坏形态逐渐由多宏观断裂面向单一宏观断裂面发展。同一加卸载速率比下,原煤强度随加卸载控制点的增大而增大,原煤的破坏角随加卸载控制点的增大而减小。原煤在加卸载应力条件下,随着加卸载速率比增大,屈服阶段的渗透率响应变化量呈线性关系降低,加卸载控制点到原煤产生渗透率变化的应变响应变化量呈线性关系增大。 展开更多
关键词 原煤 加卸载 力学特性 渗透率 破坏形态
不同含水状态下煤孔裂隙结构三维可视化表征 认领
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作者 蒋长宝 刘晓冬 +1 位作者 魏皑冬 吴家耀 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2020年第1期155-159,共5页
为深入研究煤层孔裂隙的结构,以川煤集团芙蓉公司某煤矿的煤样为研究对象,采用CT扫描法对不同煤样在不同含水状态下的孔裂隙结构特性进行研究。通过研究发现:自然状态下的孔裂隙总体分布比较分散,CT法测试的孔裂隙率在2%~5%之间,与压汞... 为深入研究煤层孔裂隙的结构,以川煤集团芙蓉公司某煤矿的煤样为研究对象,采用CT扫描法对不同煤样在不同含水状态下的孔裂隙结构特性进行研究。通过研究发现:自然状态下的孔裂隙总体分布比较分散,CT法测试的孔裂隙率在2%~5%之间,与压汞法测得的数值相差在1%以内,孔裂隙半径多集中分布在0~200μm范围内;经过饱水和干燥处理后,孔裂隙数量变多,体积变大,孔裂隙率均比自然状态下增加了30%以上。研究结果表明,饱水处理和干燥处理对煤孔裂隙影响显著。饱水处理会使孔裂隙数量增多、体积变大;与饱水状态相比,饱水后再干燥处理,孔裂隙体积进一步增大,更利于煤层气的运移。 展开更多
关键词 孔裂隙 CT 饱水 干燥
真三轴加载条件下含瓦斯煤体复合动力灾害及钻孔卸压试验研究 认领
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作者 鲁俊 尹光志 +2 位作者 高恒 李铭辉 邓博知 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1812-1823,共12页
煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合... 煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合动力灾害致灾机理对于动力灾害的有效防治至关重要。本文基于自主研制的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行了考虑气体影响的完整煤样和卸压孔煤样的5面加载、单面临空试验。结果表明,复合动力灾害是煤岩在应变能和气体内能作用下非线性瞬发性破坏的动态过程。其发生过程具有明显的阶段性,主要经历颗粒弹射、碎片弹射、局部煤体破坏、煤体抛出失稳和重新平衡状态,煤样破坏后形成明显弧形阶梯状煤体抛出坑。中间主应力在一定范围内有增强煤样强度的特性,试样强度随中间主应力的增加而逐渐增加,试样破坏后形成平行于中间主应力方向的主断裂面。钻孔卸压措施可在一定程度上改善煤岩力学性质,软化煤岩结构,降低煤岩强度,增强其塑性变形特性,使集聚的弹性能量缓慢释放,降低动力灾害发生的可能性。对比试验结果表明,卸压孔平行于中间主应力时煤样产生的塑性区范围更大,塑性程度更强,钻孔后的试样破坏后形成明显的阶梯式层裂结构,与未钻孔和其他钻孔布置方式相比,致灾程度弱化,无明显动力显现特征,卸压效果更好。卸压钻孔主要通过优化能量释放结构,促进煤岩渐进式损伤,最终煤岩趋于静态缓慢式破坏。针对现场具体工程条件,提出了根据实际地应力、地质条件等布置卸压钻孔方位的技术方案和可行的治理措施。 展开更多
关键词 真三轴应力 复合动力灾害 强度 钻孔卸压 含瓦斯煤体
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盐岩巴西劈裂损伤愈合特性实验研究 认领
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作者 姜德义 蒋昌奇 +3 位作者 陈结 康燕飞 刘伟 杜超 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期570-577,共8页
盐岩的损伤愈合特性对地下盐穴储库的长期密闭性具有重要影响.为了探究损伤盐岩的愈合特性,设计了巴西劈裂损伤盐岩的自愈合实验.在无应力条件下,让巴西劈裂损伤盐岩在不同湿度条件下愈合120 d,通过实验过程中试样渗透率的变化定量判断... 盐岩的损伤愈合特性对地下盐穴储库的长期密闭性具有重要影响.为了探究损伤盐岩的愈合特性,设计了巴西劈裂损伤盐岩的自愈合实验.在无应力条件下,让巴西劈裂损伤盐岩在不同湿度条件下愈合120 d,通过实验过程中试样渗透率的变化定量判断损伤盐岩愈合程度,探究了损伤盐岩在不同湿度和恢复时间条件下的愈合效果;同时,通过扫描电子显微镜对损伤盐岩愈合后的细观形貌进行了观察,探讨了盐岩损伤愈合的细观机制.本实验中,利用实验前后渗透率的变化作为损伤盐岩愈合的表征手段,有效避免了以往研究中利用试样强度和弹性模量作为损伤愈合表征手段时因应变硬化导致的结果不可靠的情况.实验结果表明,在无应力作用条件下,在无外界水分供给环境中试件经过120 d后仍然没有发现愈合,证明水分是损伤愈合的必要条件.研究表明,时间和湿度对盐岩的损伤愈合具有重要影响,盐岩的损伤愈合效果在实验范围内随着时间的增长和湿度的增大而增强,但增强速度呈指数降低,意味着过大的湿度和过长的时间难以有效提高盐岩损伤愈合效果. 展开更多
关键词 盐岩 损伤 愈合 巴西劈裂 渗透率
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西山地区煤层气径向水力钻孔技术应用及效果 认领
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作者 乔晋 李瑞 +2 位作者 王森 刘彦锋 高超 《煤炭工程》 北大核心 2020年第6期86-90,共5页
煤层气径向水力钻孔是国内近几年发展起来的用于煤层气增产的工艺技术。为了研究径向水力钻孔技术在煤层气井增产的应用效果,分析了该技术的原理与施工工艺,并对西山地区古交矿区两口煤层气井开展了径向水力钻孔施工试验。结果表明,径... 煤层气径向水力钻孔是国内近几年发展起来的用于煤层气增产的工艺技术。为了研究径向水力钻孔技术在煤层气井增产的应用效果,分析了该技术的原理与施工工艺,并对西山地区古交矿区两口煤层气井开展了径向水力钻孔施工试验。结果表明,径向水力钻井技术可增加煤层的导通能力,试验井产量获得了明显提升,但效果还不够理想。基于此,分别从地质与工程角度分析了增产效果不理想的原因。径向钻孔技术在煤层气排采增产改造及水力压裂工艺优化方面具有一定应用前景,但还需要加大该技术的理论基础研究,优化施工工艺。 展开更多
关键词 煤层气 径向钻孔 增产改造 解堵 西山地区
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