煤體
- 液氮凍結含水煤體能量耗散動態變化規律的試驗研究
。目前，液氮致裂煤體成為一種潛在的高效無水壓裂增透技術，應用前景廣泛。研究表明，煤體液氮致裂增透主要是在溫度應力與凍脹力等作用下，能量耗散導致孔隙損傷、裂隙演化，從而提高煤層滲透率。CHU 等[6]將單軸壓縮和聲發射試驗相結合，得到不同因素凍融前后煤體和能量演化特征。張磊等[7]對煤體進行液氮溶浸不同時間試驗，同時模擬分析了液氮溶浸不同時間煤體內部熱應力分布規律。周震等[8]采用預埋管注入液氮，通過溫度測量和紅外熱成像技術，得到不同凍結時間下煤樣內部溫度變
煤炭科學技術 2023年10期2023-11-23
- 采掘工作面孕突過程地應力誘使煤體初始破壞動態響應機制
此類應力模式下，煤體中裂紋萌生與擴展沿中間主應力方向演變，最終形成的宏觀層裂面近似平行于臨空自由面。同時理論分析指出煤體受地應力作用發生初始破壞過程存在拉伸破壞，在失穩過程中瓦斯進一步加劇煤體碎裂，其破壞形式為拉伸-剪切復合型。文獻[17]也初步證實煤巖體在雙圍壓載荷路徑下，其破裂受軸向拉應力的作用沿加載方向擴展。這與常規認識的采動載荷下含瓦斯煤體受剪切破壞的力學響應有著新的補充。盡管，目前對地應力與瓦斯壓力在突出災變過程中的認識不盡相同，但由于災變過程地
煤炭科學技術 2023年10期2023-11-23
- 相變蓄熱作用下煤體增透影響因素研究
相變致裂等方法對煤體進行增透的研究不斷發展[6-7]；而近年來，運用溫度沖擊[8]、注熱蒸汽[9]、膨脹放熱等[10]熱處理的方法對煤體進行增透，因其能夠有效促進煤層裂隙網絡的擴展和貫通，并具有加速周圍煤體瓦斯解吸等作用，逐漸受到相關學者的重視[11-12]。其中，運用相變蓄熱的方法，在煤體中注入相變蓄熱材料，能夠應用相變蓄熱的熱環境和材料相變的結晶固化膨脹力對煤體進行增透[13]，具有多種作用綜合增透的效果，也逐漸受到了相關學者的關注。然而，影響煤層增透
煤礦安全 2023年7期2023-08-04
- 臨渙井田巖漿侵入活動對煤體的影響規律
同巖漿巖侵蝕程度煤體為研究對象，從煤質、孔隙結構及甲烷吸附解吸特性3個方面，探究巖漿巖侵入對煤體的影響，為巖漿巖侵蝕條件下的煤層安全高效開采提供技術指導與保障。1 實驗準備1.1 礦井概況臨渙井田位于童亭背斜北部傾伏端，西以騎路周斷層為界，西北以騎路周斷層與海孜礦為界，東至大辛家斷層，南至東南以趙口斷層和小陳家斷層為界，并分別與童亭礦和楊柳井田接壤，西南起太原組頂界，總體構造形態為走向近東西、呈“S”形向北傾斜的單斜構造。井田南區未發生巖漿巖侵入現象，為非
安全 2023年1期2023-02-02
- 逆斷層區域煤體應力分布規律
，進行逆斷層區域煤體應力分布規律研究十分必要。逆斷層的規模、形態、區域應力環境、巖體的物理力學性質以及與逆斷層的距離等均對逆斷層區域的地應力分布造成不同程度影響[7-9]，對此很多學者采用實驗室試驗、現場測試、理論分析和數值模擬的方法對斷層應力分布進行研究，其中康紅普院士等[10]采用小孔徑水壓致裂地應力測量裝置，對褶曲、斷層等地質構造區域煤巖體應力進行了測試，得出斷層等地質構造會引起地應力大小的改變，巖層彈性模量越大，承載應力越高；CARLSSON[11
煤炭科學技術 2022年8期2022-10-07
- 松散煤體聲發射特征與損傷本構模型
穩災變，開展松散煤體破壞失穩過程的研究對防控失穩災害具有重要的實踐意義。眾多學者針對松散煤體損傷破壞特征開展了全面詳細的研究。伍永平等[4]針對新疆松散煤樣，通過單軸、三軸壓縮實驗研究煤體強度和變形破壞特征，發現荷載施加過程中，煤體側向應變呈現非線性小幅度增加規律，且內部裂隙發育擴展后易發生局部張拉破壞。張天軍等[5]配置了預制孔洞類松散煤體試樣，采用數字散斑相關測量方法開展了單軸壓縮條件下煤體表面形貌觀測實驗，認為孔周徑向、環向移動分別具有上下對稱，左右
煤炭工程 2022年9期2022-09-23
- 超前高應力區煤層注水應力突降機理研究
保且具有有效降低煤體應力的作用。眾多學者對煤層注水降低煤體高應力的機理進行了研究：閆立宏等[2]對煤浸水后的力學性質進行了試驗研究，得出了煤浸水后，其強度降低，變形量增加的結論。范家文等[3]以煤層注水對煤層力學特性的影響為基礎，分析得出了煤層注水具有抑制瓦斯突出和瓦斯解吸、軟化中硬頂煤、防治煤塵和減緩沖擊傾向的作用。李兵等[4]研究了工作面注水孔附近10 m內煤層的含水率變化規律以及注水孔處煤樣由淺及深的含水率變化規律，得出其含水率隨著向煤體深入而逐漸增
山西焦煤科技 2022年8期2022-09-14
- 深井厚煤層大巷孤立煤體沖擊危險性評價研究*
此外，相較于一般煤體，由大巷切割作用形成的孤立煤體所受應力更大，再加上煤層厚度等因素的共同影響，更易發生沖擊地壓事故，是深部煤炭開采亟需攻克的難點[6-9]。我國眾多學者對大采深條件下厚煤層孤立煤體發生沖擊地壓事故進行了大量研究，例如王緒友[10]應用綜合指數法，從煤巖沖擊傾向性、采深、地應力方面進行分析，解決了大采深條件下多個煤層開采時相互影響的問題；薛成春等[11]采用數值模擬理論分析了大傾角厚煤層頂板能量分布特征，建立了傾斜懸頂結構力學模型，有效避免
中國安全生產科學技術 2022年6期2022-08-06
- 三軸加載煤體變形特性與孔隙率變化研究
而煤巖孔隙率影響煤體甲烷吸附、解析、滲流等[1]，也影響煤體抗壓強度[2]力學特性。李曉泉等[3]通過實驗驗證煤體孔隙對煤體吸附解析的影響，說明孔隙率是決定煤的吸附解吸性能、滲透特性及強度的重要因素。靳拓[4]在前人單軸壓縮下巖石損傷本構模型的研究成果的基礎上以細砂巖三軸壓縮試驗數據為依托，充分證明圍壓對巖石構成的影響及重要性。李庶林等[5]通過增量循環加卸載下巖石峰值強度前聲發射特性試驗研究，通過分析巖石的損傷、孔隙定量地反映巖石的損傷演化情況，可為預測
山西焦煤科技 2022年1期2022-04-20
- 模擬煤體的材料選擇及力學參數
也越來越深，導致煤體所處位置的應力狀態和內部介質裂隙分布情況不同，造成煤體空間結構的不均勻性。煤體內部的不均勻性，不利于對煤體進行高壓氣體沖擊致裂的機理研究。因此，逐漸形成了一種模型試驗，模型試驗結果的好壞取決于相似材料的成分和配比。1 煤體物理性質及分類1.1 煤體物理性質綜合大量研究成果發現，煤在逐漸形成巖體后內部介質具有多樣性，通過形態各異、大小不同的顆粒積聚形成，且介質內包含大量的細微孔洞和微小裂紋，再加上紋理等軟弱結構層的存在，原生煤是一類具有大
洛陽理工學院學報(自然科學版) 2022年1期2022-04-05
- 受載突出煤體的力學狀態演變及破壞傾向性
應力、采動應力、煤體力學性質等多種因素的影響，這使得突出過程的認識并不明確，從而造成突出防治手段往往面臨著高投入低收益的情況。突出過程本質上是煤體在與具有吸附特性的瓦斯耦合作用下發生的應力集中和強度破壞、突然失穩并在瓦斯作用下快速拋出的過程。認識突出的力學作用過程及其煤體破壞機制仍將是厘清突出機理從而實現突出有效防治的根本途徑。突出過程中的受載煤體在突然卸壓后，內部拉應力特征是控制突出煤體破壞從而誘發突出的直接因素。蔣承林認為突出過程是由一個逐漸增強的煤體
煤炭學報 2022年3期2022-04-01
- 煤層瓦斯抽采多物理場參數動態響應特征及其耦合規律
的動態響應，改變煤體骨架和基質變形，從而影響煤層瓦斯的抽采效果。因此，研究瓦斯抽采過程中的多物理場參數動態響應特征及其耦合作用機理，對實現煤層瓦斯高效抽采和煤礦瓦斯災害防治具有重要意義。為此，相關學者展開了系列研究。鮮學福等研究了變形場和外加電場對瓦斯滲流的影響，獲得了考慮變形場和外加電場耦合作用時的一維達西定律修正公式；林柏泉等研究了含瓦斯煤體的變形規律，指出瓦斯吸附過程屬于膨脹變形，解吸過程屬于收縮變形；CONNELL開展了真三軸條件下的煤巖滲透率模擬
煤炭學報 2022年3期2022-04-01
- 煤與瓦斯突出發動能量判據研究
斯突出過程作用于煤體的動力和煤體自身的阻力，據此建立了煤與瓦斯突出簡化力學模型，計算了構造煤臨界厚度。鮮學福等[3]對煤巖瓦斯復合體的力學性質進行了研究，修正了D-P準則，給出了煤巖的斷裂判據。張許良[4]利用計算機篩選了煤與瓦斯突出敏感指標應用數量化理論方法建立了煤與瓦斯突出預測的綜合判據。楊守國等[5]研究了煤與瓦斯突出激發過程，給出了支承應力極限平衡區的平衡方程。姜永東等[6]試驗研究了瓦斯膨脹能的測試計算，理論分析推導了煤與瓦斯突出過程中的煤體彈性
內蒙古科技與經濟 2022年13期2022-02-06
- 基于采掘應力增量的瓦斯壓力演化規律研究
因。受采掘影響，煤體原巖應力和瓦斯滲流平衡被打破，引起煤體應力重新分布及瓦斯壓力變化。謝廣祥等[1]通過現場實測研究表明，煤層瓦斯壓力與采掘附加應力呈“雙增”趨勢變化，瓦斯壓力峰值超前于采掘應力；吳勝[2]、張毅[3]研究認為瓦斯壓力隨采動應力增大先升高后降低；胡祖祥等[4]研究認為在采動影響下瓦斯壓力峰值與采動應力變化不同步；張東明[5]、侯芳芳[6]等通過實測發現工作面瓦斯壓力與采掘應力具有正相關性；馬海峰[7]、尹光志[8]、彭守建[9]等研究認為瓦
礦業安全與環保 2021年6期2022-01-14
- 超臨界CO2氣爆非均質煤體破裂規律模擬研究
強的沖擊效果，使煤體內生成大量氣爆裂縫，進而提高了增透效果。天然煤體經過長期地質作用，孕育了大量的割理裂隙和層理等結構弱面，這些結構弱面的存在使煤體表現較強的非均質性，并影響著煤體的力學特性。宋浩然等[3]基于煤體的各向異性和非均質性，考慮煤體應力變形場和瓦斯滲流場的交叉耦合作用，分析了煤層抽采中水力割縫鉆孔周圍瓦斯壓力以及滲透率的時空演化規律；宋紅華[4]等基于波速測試、CT掃描和三維重構技術，分析了煤巖內部原生裂隙、孔隙以及礦物夾雜分布的非均質特征，研
計算力學學報 2021年6期2022-01-06
- 實驗室煤體變形特征分析及彈性模量關聯模型
定性影響因素中，煤體變形特征是衡量其結構穩定性的主要因素。煤體變形是完整煤體在承受外力不超過抗壓、抗剪強度極限時所表現出的結構和形態的改變。而彈性模量體現了煤體應力與應變之間的關系，是反映煤體適應周圍變形能力的一個重要指標，且受煤體本身性質、結構、孔隙等因素的影響。因此，快速、準確地掌握完整煤體變形特征并分析其影響因素，對煤礦井下工程設計指導的科學性、穩定性、可靠性估算與評價具有重要意義。影響煤體變形的因素較多，主要包括煤體的巖性、結構面發育特征及荷載條件
采礦與巖層控制工程學報 2021年4期2021-12-22
- 浸水時間對浸水風干煤初始自燃特性的影響
區漏風加劇，破碎煤體自然發火及引燃引爆瓦斯的危險性也隨之增大[3，4]。煤礦上煤層開采過后，大量殘余水分通過裂隙滲入下開采煤層中，導致下方煤層長期處于浸水狀態，待此煤層開采時浸水煤體風干破碎，部分破碎煤體進入采空區內開始低溫氧化至燃燒起火；另一方面，采用注漿滅火的采空區遺煤或其它破碎煤體，也長期處于浸水(漿液)狀態，待漿液蒸發殆盡后，煤體同樣處于浸水風干狀態，也具有自然發火的隱患。前人的研究表明，浸水風干后的煤體其物化性質較初始媒體存在較大差異，在一定程度
煤炭工程 2021年12期2021-12-22
- 基于合成巖體方法的正交裂隙煤體圍壓效應研究
100013)煤體中通常包含3組結構面，分別為層理、面割理和端割理，均產生于成煤時期，3組結構面往往垂直分布[1]，因此煤體結構面分布具有正交特點。本文將含有正交結構面網絡的煤體稱為正交裂隙煤體。受構造運動影響，煤體內有時還包含有成組分布的構造裂隙[2]。煤炭開采過程中需要掘進大量巷道，對于巷道圍巖而言，開挖過程相當于圍壓減小的過程，而巷道支護在一定程度上相當于圍壓增大的過程。如果開挖或支護不當，往往造成巷道圍巖的劇烈變形破壞，影響巷道的正常使用。因此，
煤炭學報 2021年9期2021-10-30
- 含瓦斯煤體滲吸水變形特征實驗研究
侵入不僅可以改善煤體的物理強度，而且水利化措施后，水分完全可以依靠毛細管力進入煤體內部，發生滲吸作用，從而改變瓦斯的吸附解吸特性[1-5]。在煤礦瓦斯抽采領域，一些學者發現水分能夠滲吸置換出煤中瓦斯。如果研究利用水分進入煤體后的滲吸效應，將會對提高低滲煤層瓦斯抽采效果、縮短瓦斯抽采時間具有重大的意義。目前國內外學者利用理論分析、實驗測試等手段對煤體吸附瓦斯后的變形特征開展了大量研究。在吸附膨脹變形機制研究方面：林柏泉、周世寧[6]認為含瓦斯煤體變形是由于吸
煤礦安全 2021年8期2021-08-23
- 不同瓦斯壓力的煤在單軸受壓條件下溫度變化規律
突出是由地應力、煤體中的瓦斯以及煤體自身物理學性質三者綜合作用的結果，該理論在預防煤與瓦斯突出的實踐中已經得到應用。煤體溫度的變化是地應力、瓦斯解吸及解吸后的氣體擴散、煤的物理力學性質共同作用的結果，所以煤體溫度的變化可以作為預測煤與瓦斯突出的一個有效參數。國內外一些學者就多物理場耦合、瓦斯吸附解吸和煤體彈性潛能釋放等方面做了相關研究。趙陽升等[3]和趙延林等[4]介紹了在鹽礦開采、高溫巖體地熱開采等方面利用固流熱耦合的模型進行數值模擬；陶云奇[5-6]構
中國礦業 2021年6期2021-06-18
- 基于不同測井曲線的煤體結構識別
——以大同煤田塔山礦為例
16)0 引 言煤體結構是指煤層自形成以來經地質構造破壞后煤的結構和構造保留程度，根據煤體受地質構造破壞后的結構特征，煤體結構分為原生結構、碎裂結構、碎粒結構和糜棱結構4種類型[1-2]。煤體結構是煤層勘探、開采和煤層氣勘探開發的關鍵限制條件之一，因此識別煤體結構對于煤層開采及煤層氣優化具有重要意義。地球物理技術是識別煤體結構的重要方法，包括井徑測井值、聲波時差值、補償中子、補償密度、自然伽馬、三側向測井和密度測井等技術，并取得了重要的研究進展[3-5]。
河南理工大學學報(自然科學版) 2021年4期2021-06-18
- 煤體結構測井評價在煤層氣開發中的應用
深入,很多學者對煤體結構開展過相關研究。煤體結構的識別方法主要包括:井下采樣標本描述方法、鉆井取心法、地球物理方法(地震方法和測井方法)。測井方法是利用聲、電、核磁及核能測量鉆孔附近地層的屬性變化[1-3],具有連續性強、成本低、可靠性高的特點,廣泛應用于煤體結構的識別。通常情況下,煤體結構評價主要為定性評價。不同學者分別采用電阻率、自然伽馬、聲波時差、密度、井徑中的一條或多條曲線進行定性識別。然而,不同煤體結構間測井曲線存在大量重疊,導致定性識別具有多解
測井技術 2021年2期2021-06-17
- 卸壓煤體緩沖吸能效應模擬分析
卸壓鉆孔可以改變煤體的物理力學性質, 通過降低煤體破壞極限強度和密度, 降低了煤體的沖擊傾向性,增加了煤體的應變率,在一定范圍內形成卸壓保護帶。譚云亮等[12-13]研究了“煤體”自身能量釋放型和“煤體+頂底板”共同能量釋放型2 類煤巷幫部失穩誘沖機理, 分析了深部煤巷幫部不同破壞類型的能量釋放特征,揭示了深部煤巷幫部“卸-固”協同控制機理。對于煤巖體卸壓手段，國內外研究學者分別采取煤層大鉆孔卸壓、煤層注水、煤層爆破卸壓等技術來研究煤層卸壓對防治沖擊地壓的
煤礦安全 2021年2期2021-03-04
- 煤體解吸甲烷規律及解吸后微結構特征研究
氣的開發。瓦斯在煤體中主要以游離態、吸收態和吸附態這三種形式賦存，其中，近90%的瓦斯以吸附態存在[5，6]。吸附態的瓦斯只有充分解吸，從煤體中滲出，才能從生產井中抽采出來，故煤體的滲透特性直接關系到瓦斯抽采的效率和煤層氣產量。煤體內部的孔隙和裂隙是流體滲流的通道，其發育程度決定煤體的滲透特性。原位狀態下煤體吸附解吸特性的主要影響因素是溫度和孔隙壓力，基于此，本文對溫度和壓力作用下煤體的吸附、解吸特征進行系統研究，由此得到煤層氣抽采的最優溫度，最后對煤體解
煤炭工程 2021年2期2021-03-04
- 基于測井響應的煤體結構識別及開發效果評價
，原始煤層結構、煤體結構等受到的破壞最為嚴重，煤層原始的端割理、面割理被破壞，對滲透率的影響較大[3]。目前各地對構造影響強烈的煤層進行煤層氣開發的效果不甚理想，而貴州地區多煤層發育，在開發之前，需要對不同煤層的煤體結構及分布規律進行研究，為煤層氣井壓裂改造選層及射孔段選擇提供幫助。針對構造煤的煤體結構識別，目前主要依靠井下取樣、地面取心直接觀測和地球物理方法對煤體結構進行解釋。井下取樣、地面取心直接觀測方法的主觀性較強，且受取樣片面性和取心局限性的限制，
煤礦安全 2021年1期2021-02-05
- 含瓦斯煤體的沖擊力學特性研究1)
突出等動力災害與煤體的力學性質和失穩破壞密切相關。煤是一種復雜的多孔介質，天然的吸附體，煤體中可吸附大量的瓦斯。含瓦斯煤體的沖擊力學特性是煤礦安全領域亟待解決的關鍵科學問題之一[1-6]。目前，國內外學者對含瓦斯煤體力學性質、沖擊傾向性等的研究已取得了大量成果。梁冰[7]分析了瓦斯對煤體的力學性質及力學響應的影響；王振[8]分析了瓦斯對煤體力學性質的影響以及瓦斯滲流和裂隙擴展的規律；宋真龍等[9]分析了不同瓦斯壓力1 試驗系統與方法1.1 試驗系統試驗系統
力學與實踐 2020年4期2021-01-08
- 基于地球物理測井的煤體結構識別及對煤層氣開采的影響
065）0 引言煤體結構主要分為原生結構（MJ-I）、碎裂結構（MJ-II）、碎粒結構（MJ-III）、糜棱結構（MJ-IV）4種類型（黃波，2018；張俊杰和趙俊龍，2019）。煤體結構三維空間的非均質性控制著煤層滲透率以及煤巖力學性質，是制約煤層氣勘探開發的關鍵因素之一（侯世輝，2018），同時煤體結構還是多煤層煤層氣勘探開發中主力產層優選及產層優化組合的關鍵約束條件，因此，精確識別煤體結構顯得尤為重要（侯月華等，2016）。前人研究表明，識別儲層煤體
礦產勘查 2020年10期2020-12-04
- 煤體應力對鉆進切削力的影響
、煤層注水卸壓、煤體爆破卸壓等。已有研究表明，煤層鉆孔過程會受到井下工程地質條件和煤體應力的影響，而鉆孔過程中的主要破煤方式為切削煤體，因此，研究鉆孔過程中的切削力與煤體應力的關系顯得尤為重要。針對切削力和巖體應力的關系，學者們采用理論分析、實驗研究和數值模擬的方法進行了大量研究。馬清明等[1]采用摩擦接觸有限元的分析方法，研究了金剛石復合片鉆頭(PDC)切削齒的負前角、切削深度等對切削齒和巖石受力的影響規律；KAITKAY 等[2]通過實驗測試了圍壓對大
中南大學學報（自然科學版） 2020年10期2020-11-13
- 循環加卸載下含瓦斯煤能耗與滲流特性研究
程中，工作面前方煤體處于采前增壓(壓縮)—卸壓(膨脹)—恢復階段，且隨著工作面推進而重復出現[1]，煤巖體內部裂隙孔隙結構及滲流狀態發生改變[2]，容易造成瓦斯的不均衡涌出，從而引發瓦斯事故。ZOU等[3]研究發現循環荷載下氣體滑脫效應和有效應力對于煤體滲透性影響很大，隨著有效應力的增加，滲透率減小。許江等[4]研究發現在加卸載初期煤體滲透率很低，加載至峰值后滲透率急劇增大，滲透率變化隨著應變的增大呈現二次項函數增大。李曉泉等[5]在突出型煤的循環加卸載試
中國礦業 2020年10期2020-10-17
- 瓦斯吸附作用下煤體爆破裂隙擴展規律研究
0070）含瓦斯煤體是一種復雜的力學介質，由具有不規則、復雜的原生孔隙和新生裂隙的煤體骨架與瓦斯等固-氣兩相組成，瓦斯以游離態和物理吸附狀態貯存于煤體中的孔隙和裂隙之中，并在其中運移[1-2]。對于煤體而言，瓦斯壓力的存在會對其產生力學以及非力學作用[3]，使得煤體的力學性質隨著瓦斯壓力的改變而發生相應變化。已有研究表明瓦斯氣體對煤體力學性質有一定的影響，煤體的強度、彈性模量以及脆性程度會因為瓦斯的存在發生改變[4-7]。因此基于含瓦斯煤體力學性質異于普通
煤礦安全 2020年5期2020-06-08
- 注熱井周圍煤體蠕變過程的滲透率變化規律模擬研究
24)0 引 言煤體中瓦斯的滲流不僅受到了外部條件的影響(應力和溫度)，還與其自身孔隙裂隙結構有關，而且這些影響因素又相互耦合，使得對煤體瓦斯滲流的研究變得非常困難。在中國，有三分之二以上煤層的滲透性能都非常低，瓦斯不易被抽采，導致瓦斯成為開采煤礦的重大隱患。目前，提高煤層瓦斯滲透量和滲透速率的方法大多基于以下兩個思路：①通過加熱、加壓和水力割縫的方法改造煤體內部的孔隙、裂隙結構，增大煤體的孔隙率，最終使得煤體滲透率變大[1-2]；②通過升溫、外加電磁場促
中國礦業 2020年5期2020-05-22
- 卸圍壓下煤體損傷的能量演化和滲透特性
不同瓦斯壓力下的煤體滲流、能耗特征，得出煤體滲透特性的變化與耗散能所占比例相關；蔣長寶等[5]研究了不同含水率條件下的煤體能耗特征；馬振乾等[6]、朱澤奇等[7]研究了不同圍壓下的煤體能耗特征，一致得出圍壓越大，耗散能的轉化速率越快，損傷越劇烈；王向宇等[8]、孫光中等[9]研究了循環加卸載條件下的煤體損傷及滲透特性，得出滲透率的變化與損傷的演變具有一致性。關于煤體變形過程中的能耗、損傷及滲流特性的研究已有大量報道，但對于煤體損傷及滲透特性關系的研究較少，
科學技術與工程 2020年9期2020-05-20
- 深部松軟煤層鉆孔孔周煤體變形產渣特征研究
軟煤順層鉆孔孔周煤體的變形規律與排渣動力特征的基礎理論成果。在不同孔徑、地應力、瓦斯壓力作用下，深部高瓦斯軟煤順層鉆孔變形與產渣量變化規律各異。相關研究極少涉及到深部軟煤順層孔周煤體的非連續變形規律，不能揭示復合應力作用下深部軟煤順層孔周煤體應力應變動態響應特征[15]。為了揭示井下高瓦斯軟煤順層鉆孔孔周煤體變形破壞失效規律，獲得順層長鉆孔孔周煤體應力應變及塌孔孔段分布情況，擬采用FLAC3D數值模擬技術，開展不同地應力、徑向位移等因素作用下鉆孔變形特征數
煤炭工程 2020年4期2020-05-14
- 分級恒定荷載作用下的煤體變形及內部損傷特性
進行了對比分析。煤體作為一種非均勻性介質，內部含有大量微裂隙。當其受到某一恒定荷載作用時，其內部原有微裂隙產生擴展、出現新裂隙、裂隙之間相互貫通，出現損傷破壞，導致煤體變形逐漸增大。作為一種特殊巖石，礦山井下的煤體的變形在大多情況下表現出蠕變特性。雖然我國對這方面的研究成果也有很多[19-20]，但是對分級加載下煤的蠕變研究較少。筆者通過煤體分級加載蠕變及其聲發射實驗，分析煤體蠕變變形規律和聲發射特征，建立能夠表現煤體蠕變特征的本構模型，得出其本構方程，研
黑龍江科技大學學報 2020年1期2020-03-24
- 煤體孔隙率和滲透特性研究現狀及發展趨勢
煤層中，因此研究煤體與瓦斯之間的關系是煤炭事業發展的重中之重。煤體是一種微孔隙和裂隙的雙重介質，而含瓦斯煤層也可看作富含裂隙的固流多相介質，由于這些孔隙裂隙的存在，使得煤體與瓦斯之間的關系更為復雜，因此探究煤體孔隙特性就顯得尤為重要。瓦斯滲透率通常是衡量瓦斯運移規律的重要指標，在煤體實際賦存環境下，受多種因素的影響。目前國內外對煤體孔隙特性及滲透特性的研究還存在不綜合、不嚴密的問題，鑒于此，對煤體孔隙特性及滲透特性的研究現狀進行整理，并提出適當的總結分析。
價值工程 2020年35期2020-03-02
- CO2驅替煤層CH4中混合氣體滲流規律的研究
的吸附解吸會引起煤體變形，對煤體的滲透特性產生影響。研究CH4/CO2混合氣體的滲流特性及相應的煤體變形，對于CO2-ECBM過程具有重要的工程指導意義。目前，許多學者對煤體滲透特性的影響因素已經進行了大量研究。曹樹剛等[1-6]研究了孔隙壓力、氣體組分、溫度、水分、加卸載以及CO2狀態等因素對煤體滲透率的影響。氣體在滲流過程中還受到滑脫效應的影響。唐巨鵬等[7]從試驗角度證明了滑脫效應主導作用階段的存在。王登科等[8]在考慮Klingkenberg效應的
煤炭學報 2019年11期2019-12-16
- 煤體含水量對瓦斯解吸特性影響規律實驗研究
045000)對煤體進行水力壓裂措施后，大量的水被高壓壓入煤體內部，隨著煤體內的孔隙被水分侵入，將導致瓦斯解吸特性發生變化。煤體的瓦斯解吸特性在一定程度上決定了煤層突出風險的大小，對確定瓦斯壓力和突出風險具有重要作用。煤體中裂隙水擠走煤體中的部分瓦斯，同時阻礙煤體中瓦斯的移動[1]。水在進入煤體的過程中有置換效應，大約可置換掉煤體中10%的瓦斯含量[2-3]，置換的量和液體性質有關[4]；水在煤體中產生毛細管力，對瓦斯的移動起到阻礙作用，孔隙壓力使游離態瓦
煤 2019年11期2019-11-22
- 瓦斯壓力對煤體吸附-解吸變形特征影響試驗研究
和實驗結果表明，煤體吸附-解吸氣體會發生膨脹-收縮變形，進而影響含瓦斯煤體孔隙率和滲透率[1-5]。隨著煤礦開采深度增加，瓦斯壓力增大，煤體吸附-解吸變形對煤礦瓦斯災害治理影響越加明顯，因此摸清煤體吸附-解吸變形規律對認清深部煤體瓦斯流動規律具有重要意義。近年來，關于煤體吸附-解吸瓦斯變形特性方面，國內外學者已開始著手相關研究工作[6-10]。綜上所述，前人在煤體吸附-解吸瓦斯變形特征取得了一定的研究成果，但還需進一步豐富和完善，尤其是殘余變形方面研究目前
煤礦安全 2019年9期2019-09-27
- 不同溫壓作用下煤體對甲烷吸附量及其變形的試驗研究
導和應用。瓦斯在煤體中的賦存形態主要為吸附和游離，其中絕大部分的瓦斯是以吸附態賦存于煤體中的[4，5]，煤體在吸附瓦斯過程中的力學特征會發生改變。當煤所處的地層條件不同時，煤體所受的壓力和溫度就不同，即在不同地質賦存條件下的煤體對甲烷的吸附特性主要受到溫度和壓力的影響，因此，研究不同溫壓下煤體對甲烷的吸附特性對礦井瓦斯防治和瓦斯鉆采技術的發展具有重要的意義。但總體上對于煤體吸附甲烷特性的研究還處于定性研究和理論推導階段，基于此，本文進行不同溫度和壓力下煤體
煤炭工程 2019年6期2019-06-22
- 正交試驗下煤體滲透性影響因素評價
生存在的[2]。煤體內部的孔洞和裂隙結構為瓦斯儲存和流動的通道，自然狀態下煤體內部發育孔洞裂隙較少，滲透性極低，抽采瓦斯的難度較高[3，4]。而增大煤體的滲透性可以減小瓦斯抽采的難度，提高瓦斯抽采的效率。有研究表明[5，6]，對地層中賦存煤體滲透特性起主要影響作用的因素為溫度、靜水壓力和孔隙壓力，但針對各個因素的影響程度還未做過相應研究。根據影響煤體滲透性的最主要因素可以為煤層氣高效開采方案的制定提供依據，故本文以煤體溫度、靜水壓力以及孔隙壓力為因素，將煤
煤炭工程 2019年4期2019-05-05
- 綜采工作面塑性區煤體的流變特性分析
綜采工作面塑性區煤體的流變特性分析李建偉，王創業，王茜茜(內蒙古科技大學 礦業研究院，內蒙古 包頭 014010)針對綜采工作面對煤壁片幫防治的安全生產需求，運用流變力學理論，對綜采工作面塑性區煤體的流變特性進行了分析，并以不同受力條件下煤體蠕變變化的動態類型為依據，對塑性區煤體的流變特性進行了分區。研究表明：塑性區煤體變形過程中，存在的不平衡滑動力是煤體開始失穩直至破壞的根本原因；不平衡滑動力與煤體長期強度的大小關系的不同，造成塑性區不同區域煤體蠕變變化
采礦與巖層控制工程學報 2017年6期2018-01-03
- 受載煤巖體電磁輻射動態多重分形特征
前預警。關鍵詞:煤體;電磁輻射;多重分形姚精明，董文山，閆永業，等．受載煤巖體電磁輻射動態多重分形特征［J］．煤炭學報，2016，41(6):1429－1433．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2015．2001Yao Jingming，Dong Wenshan，Yan Yongye，et al．Multi-fractal characteristics of electromagnetic radiation with loaded c
煤炭學報 2016年6期2016-07-20
- 綜放面端面注水泄壓技術應用分析
和數值模擬，研究煤體強度變化對端面穩定性影響以及不同含水率煤體對煤壁強度的影響，得出給煤體注水后，能顯著增加煤的抗剪強度，在相同的支護條件下，注水之后的工作面煤體破壞程度比未注水煤層開采要低很多，可有效防止工作面煤壁的失穩破壞，降低工作面煤壁片幫可能性，從而有利于提高工作面煤壁的穩定性。一、煤體強度對煤壁與端面穩定的機理分析1.煤體強度變化對支承壓力分布影響的理論分析對于采場前方煤體，其任一點的受力狀態如圖1所示。由力的平衡方程和極限平衡區滿足莫爾—庫侖準
中國煤炭工業 2016年12期2016-05-18
- 基于空氣環境下的高壓擊穿電熱致裂煤體實驗研究
高壓擊穿電熱致裂煤體實驗研究林柏泉1,2，閆發志1,2，朱傳杰1,2，郭暢1,2，周延1(1.中國礦業大學 煤礦瓦斯與火災防治教育部重點實驗室，江蘇 徐州221008；2.中國礦業大學 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州221008)摘要:利用搭建的高壓擊穿電熱致裂煤體試驗系統，以貴州林華煤礦的無煙煤為研究對象，研究了在空氣環境下高壓擊穿電熱致裂煤體的可行性，并對高壓擊穿電熱致裂煤體的宏觀和微觀特征進行了研究。實驗結果表明，在針-針電極下，空氣介
煤炭學報 2016年1期2016-04-18
- 動載荷作用下構造煤體動力響應特性研究
炸應力波作用下，煤體首先承受壓應力，而后承受拉應力。常未斌等[11]研究指出掘進工作面前方存在構造帶時，爆炸應力波傳至構造帶分界面時的反射加強作用會產生拉伸破壞。金洪偉等[12]指出煤與瓦斯突出中層裂現象的產生受到卸載波反射疊加的影響，瓦斯壓力的間斷性釋放又會產生向深部傳播的卸載波。陳鎣等[13]通過相似模擬試驗得出，爆炸應力波作用下煤巷的破壞形式表現為首先巷道頂板附近區域出現裂縫，屬于拉剪破壞。王觀石等[14]指出應力波在巖體中傳播是一個傳播和塊體響應的
巖土力學 2015年9期2015-02-17
- 沿空留巷不均衡承載特征探討與應用分析
置位于本工作面實煤體上方，并以給定變形作用于沿空留巷實煤體幫和巷旁支護體[1]。受上工作面側向支承應力的影響，沿空留巷實煤體幫和巷旁支護體承載情況迥異，而沿空留巷成敗關鍵是實煤體幫和巷旁支護體支撐結構的穩定[2－3]。因此，有必要對沿空留巷實煤體幫和巷旁支護體支撐結構的承載特征進行研究。目前，相關學者針對沿空留巷圍巖穩定性和承載特征進行了深入的研究，取得了豐富的成果。文獻[4]和文獻[5]研究了支護體和頂板的相互作用關系，據此確定了不同階段沿空留巷巷旁支護
巖土力學 2015年9期2015-02-04
- 力－電－熱多參量監測深井動力災害的試驗分析
式方法，通過監測煤體內部能量向外輻射的信號，監測煤體結構中應力的變化和煤體變形破裂;鉆孔法等接觸式方法，通過檢測鉆屑量［7］、鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑瓦斯解吸特征［8］等指標，反映煤體力學性質、煤層瓦斯壓力和含量及煤層應力等因素;區域預測法［9］，綜合區域地質條件和開采技術條件對煤層及煤層區域的動力災害危險性做出判斷。由于單項指標本身的局限性，動力災害機理及規律尚未清晰明確，同時受地質條件復雜性與多樣化等因素的限制，目前的預測手段準確率不高，防治措施的有效
中國地質災害與防治學報 2014年2期2014-11-21
- 煤與瓦斯突出過程中層裂煤體的結構演化及破壞規律
得出：突出過程中煤體的破壞是以球蓋狀球殼的形式，快速地形成、擴展并失穩拋出。尹光志、趙洪寶、許江等以自行研制了大型煤與瓦斯突出模擬試驗系統，對不同含水率煤體發生煤與瓦斯突出時突出強度變化規律進行模擬試驗研究[8]。蔡成功按相似理論設計了三維煤與瓦斯突出模擬實驗裝置，模擬了不同煤型強度、三向應力、瓦斯壓力條件下的煤與瓦斯突出過程[9]。歐建春、王恩元等研制了一套煤與瓦斯突出模擬實驗裝置，通過高速攝像機對突出全過程進行實時觀測，實現了對突出過程煤體破裂的演化規
中國礦業 2014年9期2014-11-20
- 注入二氧化碳驅替煤層甲烷模擬實驗研究
果表明，在含瓦斯煤體內注入CO2之后CH4氣體的解吸量顯著增加。試驗初始階段獲得的主要是游離態的CH4成分。隨著時間推移，驅替置換效應顯著，先期注入的CH4解吸量大大增高；在CO2和CH4兩種氣體的各自注氣階段的煤體內壓力變化速度方面也存在明顯的差別，注入CO2時的煤體壓力變化速度慢比煤吸附CH4氣體時的變化速度快；實驗同時表明，注氣驅替過程中煤體溫度有了顯著提高，溫度的提高。【關鍵詞】煤體；CH4；CO2驅替；解吸；競爭吸附煤層氣是一種成分復雜的混合氣體
科學時代·下半月 2014年12期2014-10-21
- 煤體恒定加載蠕變損傷實驗的研究
理和微裂隙。在對煤體進行加載過程中，煤體內部的孔隙被壓密，原有微裂紋受壓閉合。新裂紋的產生及擴展都會產生聲發射信號［10］，因此，可以利用聲發射設備監測荷載作用下煤體內部變化情況。目前，對煤體蠕變研究多采用型煤，少有考慮煤體內部含有大量孔隙、節理及微裂隙的特殊性，與現場實際存在差距。有些文獻的研究［11－16］，主要是單軸壓縮破壞分析和分級加載蠕變破壞分析，與現場實際也有一定差距，缺少對原煤恒定加載的分析。筆者利用原煤試樣，充分考慮其內部存在大量的孔隙、節
黑龍江科技大學學報 2014年6期2014-08-01
- 基于爆炸應力波和構造煤帶孕育煤與瓦斯突出危險狀態的模型
力降低,進而破壞煤體瓦斯原有吸附平衡狀態,大量吸附瓦斯解吸導致煤層瓦斯壓力上升;當掘進工作面前方煤體一定深度存在構造煤帶時,爆炸應力波從掘進工作面爆源傳至未破壞煤體與構造煤帶交界面,由于爆炸應力波的反射加強作用使構造煤迎波一側未破壞煤體產生拉伸破壞,而掘進工作面前方存在的應力集中帶不會引起爆炸應力波對煤體產生反射拉伸加強破壞作用;掘進工作面向構造煤帶推進需要周期性的爆破作業,爆炸應力波的強度隨著距爆源的距離增加而衰減,產生的爆炸應力波對煤體的瓦斯解吸作用和
煤炭學報 2014年11期2014-06-07
- 突出煤層掘進工作面槽硐突出能量分析
，突出能量主要為煤體中瓦斯內能、頂底板彈性潛能和煤體彈性潛能，在整個突出過程中，突出能量主要轉換為對突出孔洞煤體的破碎做功、噴出破碎煤體的移動功和煤瓦斯流與障礙物摩擦做功等能量。關于突出能量的計算，有很多學者進行了討論[1，2]，綜合考慮，本文中突出能量關系可表達為：式中，W ——突出噸煤煤體產生能量，kJ/t；W1——突出噸煤煤體彈性潛能，kJ/t；W2——突出噸煤煤體瓦斯內能，kJ/t；3 煤體彈性潛能分析煤體彈性潛能在突出過程中的主要作用是破碎煤體和
中國科技信息 2014年9期2014-05-12
- 突出煤層螺旋式水力割煤技術及應用
技術的工藝流程和煤體消突機理，建立了FLAC3D數值模型，模擬分析了螺旋狀縫槽周圍煤體應力和位移的變化規律，并進行了現場工業性試驗。結果表明：螺旋狀縫槽周圍煤體應力大大降低，卸壓效果顯著，卸壓半徑約為3 m；煤體擾動范圍和位移量均顯著增大，徑向有效影響范圍可達4 m。試驗現場螺旋式水力割煤技術與普通打鉆相比，煤體擾動半徑、擾動體積分別增大4倍、30倍左右；瓦斯濃度、流量亦大大提高，純流量值增加約4倍，瓦斯抽采效果好，達到煤體消突目的。突出煤層 螺旋式水力割
中國煤炭 2013年2期2013-09-10
- 不同含水率煤體的物理力學性質試驗研究①
消除了開采過程中煤體彈性能的突然釋放;二是煤體吸水后降低煤層瓦斯吸附含量;三是煤體吸水后放散初速度變小;其中注水后煤體物理力學性質的改變對突出的影響最大。因此，研究不同含水率煤體的物理力學性質，對提高煤層注水防治瓦斯突出機理認識，規范煤層注水工藝技術，指導煤礦瓦斯防治工作具有重要意義。1 試驗裝置根據試驗需要，自行研制并加工了注水加壓模擬實驗裝置，可以完成煤樣不同壓力下的注水試驗。裝置主要由承壓筒、加壓泵、水槽、高壓管線、高壓球閥等組成，試驗裝置原理見圖1
華北科技學院學報 2013年1期2013-03-19
- 鉆屑溫度測試煤體法向應力的試驗研究
一個復雜的系統，煤體法向應力的變化是引起其他一系列變化的主導因素，測試煤體法向應力的大小對沖擊礦壓等煤巖動力災害的防治具有重要意義［1-2］。目前，鉆屑法是一種常用的測試煤體法向應力的方法，該方法相對比較準確可靠且實施簡單經濟［3］，但其缺點也是很明顯的，例如對于軟弱煤層，以及煤體法向應力超過強度破碎后，鉆孔過程中將產生鉆屑量超過極限值的現象，無法判斷煤體法向應力。研究表明，使用煤電鉆向煤體中打孔，鉆頭切削煤體，與孔底、孔壁相互作用，使鉆頭、孔底、孔壁、鉆
中國地質災害與防治學報 2012年3期2012-07-06
- 煤體中爆炸應力波傳播與衰減規律模擬實驗研究*
3)從本質而言，煤體也屬于巖石，煤體和巖體的最大不同在于煤體內含有瓦斯氣體。在外部應力和瓦斯壓力作用下，煤體變形和破壞在不同的作用階段均受本體和結構有效應力的雙重作用。且煤體內部裂隙更發育，強度也遠低于常規巖石，因此，不能簡單地將巖石爆破機理直接應用于煤體。而關于煤體爆破機理的相關理論和實驗研究的報道很少，現有文獻僅初步探討了堅硬煤體中爆炸應力波傳播和爆炸能量的轉化及煤體爆破裂縫擴展規律等煤體爆破的基本特點［1-3］。目前的理論研究還遠落后于工程實踐，同時
爆炸與沖擊 2012年2期2012-06-20
- 煤層預裂爆破應力波破壞范圍的探討
和爆生氣體作用于煤體,同時輔以自由面-控制孔,使煤體產生不可愈合的裂縫,從而達到增大煤層透氣性的目的。炸藥在炮孔內爆炸后,將產生強沖擊波和大量高溫高壓爆生氣體,由于爆炸沖擊波的壓力遠遠超過煤體介質的動態抗壓強度,使爆破孔附近的煤體被強烈壓縮并粉碎,在爆破近區產生爆炸空腔和壓縮粉碎區,隨后,沖擊波透射到煤體內部并以應力波的形式傳播,由于靠近粉碎區邊界的煤體介質產生徑向壓縮和切向拉伸,當應力波徑向壓力仍然大于煤體介質的動態抗壓強度時,則在應力波作用下產生徑向位
中國煤炭 2010年3期2010-12-12