极浅埋连拱隧道施工过程围岩力学行为的模型试验研究
摘要：以长城岭连拱隧道为工程背景,针对极浅埋连拱隧道施工过程中围岩的力学变化特征,采用室内模型试验的方法对隧道开挖过程进行模拟,利用相关监测元件对应力、应变及围岩压力等信息进行采集和分析;借助有限差分软件对开挖过程进行数值模拟,结合数值计算结果验证了模型试验的结论,最终揭示了极浅埋连拱隧道伴随开挖围岩不同位置的应力变化规律,并得到了中隔墙上部及基底压力的变化趋势。孤岛型边角煤柱工作面反弧形覆岩结构诱冲机理及其控制
摘要：为有效控制边角煤柱回收过程的冲击矿压灾害,根据三侧采空的孤岛型边角煤柱特点,采用理论分析和数值模拟方法,分析了上覆岩层结构特征及诱冲机理及其控制措施。研究得出：三侧采空的孤岛型边角煤柱工作面具有＂T＂形与＂г＂形结构组成的反弧形覆岩结构,该结构使煤柱形成一环绕工作面的反弧形高应力和弹性能积聚区;回采过程中,＂г＂形悬顶的周期性运动导致反弧形覆岩结构处于动态变化过程,动静应力综合作用对煤体稳定状态造成影响,是诱发冲击矿压的主要原因;提出了对沿空巷道实体煤侧实施卸压弱化、对窄煤柱侧实施支护强化的非对称控制对策,降低反弧形覆岩结构的影响,控制冲击危险。基于密封舱压力场的盾构土压平衡控制建模与仿真
摘要：为实现更准确、有效的土压平衡控制,提出一种新的密封舱土压平衡控制的建模方法。基于小波阈值去噪后的现场施工数据,采用最小二乘法建立了密封舱压力场分布模型;在此基础上,通过分析掘进控制参数与密封舱压力的关系以及土压状态发生变化的影响因子,建立了以等效压力为控制目标的密封舱土压平衡控制模型。设计了模糊自适应PID控制器,构建了土压平衡控制系统。最后,利用现场施工数据进行仿真验证,结果表明模型的有效性,为盾构掘进过程的土压平衡控制奠定了基础。梯形荷载下的采场顶板岩层运动及支架承载计算研究
摘要：在经典实用矿压理论的基础上,通过简化岩梁荷载为梯形荷载,建立了采场支架围岩结构力学模型,重新推导了基本顶初次来压和周期来压的计算公式。利用新公式,结合汝箕沟煤矿32211综采工作面的开采实际状况,计算了基本顶初次来压步距和周期来压步距,并对比了经典实用矿压理论的计算结果及实测数据。研究表明,新公式计算的结果更接近山地开采条件下的实测数据,对煤矿的安全生产起到了指导作用。特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定
摘要：采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究。根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的＂悬臂梁-铰接岩梁＂结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的解析计算式,并进行了实例验证。最后对所选架型现场的动态承载特征及其适应性进行了分析。结果表明：依据支架工作阻力解析式计算结果所选架型可靠性高、支架运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。极薄煤层倾斜短壁工作面支护技术
摘要：针对极薄煤层倾斜短壁工作面支护问题,介绍了一种半卸载交替推进式极薄煤层液压支架,该支架包括手动泵系统和支护系统两部分。手动泵系统采用新颖的多向手动柱塞泵,最大限度地提高了手动泵的流量;支护系统采用分体式顶梁和底座,极薄煤层短壁面左右布置的支架,分别有一个手动泵系统控制;手动泵的进回油路与支架间用带单向阀的快速自闭接头连接,插拔方便,在支护系统处于支护状态时,可以把手动泵系统放置到安全位置;支护系统利用多伸缩立柱满足低采高要求,前后半架垂直走向摆放,半卸载交替沿走向推进,手动操作完成短壁面极薄煤层顶板的支护工作。鄂尔多斯盆地东缘石炭-二叠纪煤系层序-古地理与聚煤作用
摘要：为了揭示克拉通陆表海盆地层序界面形成机制及等时地层格架内古地理背景下煤层聚集特征,以鄂尔多斯盆地东缘为例开展了本溪组-山西组层序地层和聚煤作用研究。识别出区域不整合面、盆地基底沉降差异形成的海侵方向转换面（BTR）、正常海退形成的冲刷面（NSS）和暴露面（NES）及其对应的整合面（NCC）、强制性海退形成的河流侵蚀面（FEU）和暴露面（FES）及对应的整合面（FCC）4种层序界面类型,将研究煤系划分为3个三级层序、6个四级层序。认为基准面周期性变化控制了沉积体系的演化、废弃和聚煤作用的发生,而聚煤基底沉积环境和聚煤期盆地基底沉降速率控制了煤层厚度及其平面上的稳定性,提出了等时地层格架内古地理背景下的综合聚煤模式。结果表明：区域广泛分布的厚煤层形成于Ⅱ型层序界面及Ⅰ型层序最大海退面（初始海泛面）附近;澙湖-潮坪为主的沉积背景下有利聚煤中心位于剩余可容空间相对较低的潮坪环境,潮坪-三角洲-澙湖为主的沉积背景下有利聚煤中心位于基底沉降速率快、剩余可容空间中等的潮坪环境,浅水河流三角洲沉积背景下有利聚煤中心位于基底沉降速率快、剩余可容空间相对较高的三角洲平原间湾湖泊和局限海环境。晋城寺河矿下组煤底板带压开采条件的探讨
摘要：以山西沁水煤田寺河矿区为工程背景,依托水文地质补充勘探数据,从研究奥陶系峰峰组顶部岩层的阻水能力出发,论证了矿区内相对隔水层的存在性,最后通过流固耦合数值模拟研究证明了相对隔水层存在时,下组煤带压开采条件得到明显改善。因此研究下组煤带压开采条件的关键因素之一是确定奥陶系顶部岩组本身是否具备较好的阻水能力。基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法
摘要：在深入研究覆岩关键层对导水裂隙发育高度影响规律的基础上,提出了通过覆岩关键层位置来预计导水裂隙带高度的新方法。工程实测和理论研究结果表明：覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度,只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时,该关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙,且受该关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙。关键层破断裂缝贯通的临界高度可以粗略按（7～10）M（M为煤层采厚）估算。当覆岩主关键层位于临界高度（7～10）M以内时,导水裂隙将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度等于或大于基岩厚度;当覆岩主关键层位于临界高度（7～10）M以外时,导水裂隙将发育至临界高度（7～10）M上方最近的关键层底部,导水裂隙带高度等于该关键层距开采煤层的高度。上述基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计,同时可以对由于覆岩关键层结构变化引起的导水裂隙带高度异常发育情况作出判别,其可靠性得到了工程实测结果的验证。焦作矿区地下水中氢氧同位素分析
摘要：为确定焦作矿区地下水来源,系统采取并测定了各种水体（泉水、地表水、第四系水、砂岩水、太灰水和奥灰水）的氢氧同位素（δ18O,δ2H,3H）和常规水化学离子,得到了矿区浅层孔隙水和深层裂隙水δD-δ18O组成关系,对比分析地下水、地表水和泉水的δ18O,δ2H,3H及Cl-,TDS特征。结果表明：矿区深层地下水主要接受山区岩溶水的侧向补给,补给高程及区域为海拔400～800 m的碳酸盐岩裸露区;当地降水为浅层地下水的主要补给来源;西部矿区地下水的70%来源于丹河水的泄漏;煤矿区地下水D漂移特征明显,形成机理是地下水与烃基和H2S交换作用的结果。依兰盆地煤与油页岩赋存特征及成矿规律研究
摘要：以典型的新生代断陷盆地依兰盆地为例,通过野外实测剖面、室内综合分析,研究其发育的丰富的泥页岩、油页岩、煤资源的赋存特征及形成条件,并从古气候、古环境及古构造等条件揭示了煤和油页岩的成因及成矿规律。在盆地初期的幕式构造沉降的背景下容易形成煤与油页岩伴生的含煤岩系,煤主要沉积在扇前浅水湖盆,油页岩直接沉积在煤层之上;而在盆地形成的扩张时期,容易形成稳定的油页岩沉积。该盆地的煤主要发育在湖沼相沉积,而油页岩主要发育在湖沼相和湖泊相。依兰盆地控盆断裂控制了煤和油页岩的分布规律,在靠近断裂F1的煤和油页岩厚度较厚,随着湖盆的沉积范围扩大,表现了一种从湖平面逐渐向岸上超的过程。综合孢粉分析结果可知：煤形成的气候总体为温暖潮湿,而油页岩形成的气候总体呈现向气候温和、温度下降的发展趋势。在达连河组的湖泊发育时期,温暖、潮湿亚热带气候,水面风力较弱的气候,容易形成有利于油页岩形成的还原稳定的深湖环境。川南志留系龙马溪组页岩气形成条件与有利区分析
摘要：利用四川盆地南部志留系龙马溪组最新钻井、露头地质调查资料及样品分析结果,从富有机质页岩区域分布、岩性、有机质特征、储层特征、含气性、地层压力等方面,重点研究川南地区龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选。认为龙马溪组页岩有机质含量高（TOC含量0.35%～18.40%,平均2.52%）、有效厚度大（黑色页岩厚20～260 m）、热演化程度高（Ro值1.8%～3.6%）、脆性矿物含量较高（40%～70%）、有机质纳米孔隙发育、含气量较高（0.3～5.1 m3/t,平均1.9 m3/t）、埋藏适中（2 000～3 600 m）,有利于页岩气的形成与富集,其中龙马溪组下部富有机质页岩发育,是南方最有利的页岩气勘探开发层系。综合对比研究指出,隆昌-永川、威远、长宁-珙县等地区具备页岩气勘探开发有利的地质与地面工程条件,是目前经济技术条件下研究区内龙马溪组页岩3个最现实的页岩气勘探开发有利目标区。二氧化碳与煤作用机理的实验研究
摘要：为了探讨CO2与煤的作用机理,采集了山西省霍州和晋城地区煤样进行He,N2和CO2氛围中的差示扫描量热（DSC）实验。结果表明：在He氛围中,3条DSC曲线较平直;在N2氛围中,DSC曲线总体平滑,较He中的曲线上移;而在CO2氛围中,DSC曲线出现了明显的放热峰和吸热峰,3条曲线形态各异。分析认为：He为惰性气体,不会在煤表面吸附,故没有焓释放;N2可以在煤表面发生物理吸附,这导致较小焓的释放。CO2氛围中较大的焓变化表明,CO2除了可以与煤孔隙界面发生物理作用,还可能与含氧基发生化学作用。通过分析煤的反应性、CO2的反应性及类比CO2与其他物质的作用特征,提出了如下解释：煤大分子向CO2提供电子,生成了电子给体受体络合物（EDA络合物）,即发生了化学反应,放热峰出现。升温时,CO2-EDA络合物所在基团与煤中其他基团间的交联作用减弱,易于断裂,吸热峰出现。DSC曲线形态的不一致,表明煤体结构发生了变化。高温高压平衡水条件下煤吸附CH_4实验
摘要：以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验。实验结果表明：褐煤的朗格缪尔体积（VL）随温度的升高而减小;焦煤的朗格缪尔体积随温度的升高而增大;气煤和无烟煤的朗格缪尔体积随温度的升高先增大,后减小。研究表明：煤层埋藏深度增加,温度增高,吸附量减小;温度增高,平衡水分含量降低;平衡水分含量降低,吸附量增大。高温高压平衡水条件下煤吸附CH4的实验结果表现的特性是由于压力、温度和水分对煤吸附的综合作用的结果。在开展深部煤层等温吸附实验研究时,应该选用与模拟深度相对应的温度下平衡水含量的煤样。沁水盆地南部煤层气井排采动态过程与差异性
摘要：针对沁水盆地南部煤储层变质变形的特点,通过对沁水盆地南部某井组的排水采气动态过程与差异性进行分析,结果表明：井组单井之间气产量变化大,排采效果差异性明显,单井产水能力不一;在煤层气井排采过程中,为防止吐砂和压敏效应,排采强度、制度调整不易过大、过频;在煤层气井排采的不同时期应采用不同的工作制度,在以排水为主的前期排采阶段,排采工作制度以控制动液面为核心来制定,在产气为主的中后期稳定生产阶段,排采工作制度以控制套压（井底流压）为核心来制定;煤层气井生产过程中,在保持一定回压确保煤储层安全的前提下,应尽可能降低套压生产,以利于煤储层平均压力的降低,扩大煤层气的解吸范围,获得高产气。等比例变压吸附法富集低浓度煤层气的安全性分析
摘要：在Coward爆炸三角形的基础上分析研究了低浓度煤层气（CH4浓度低于30%）吸附富集过程的安全性。研究结果表明,如果采用常规的变压吸附方法,使用单一吸附剂富集低浓度煤层气,在吸附过程中CH4浓度会进入爆炸极限,存在安全隐患。基于安全性和可行性分析,提出了一种安全的分离富集低浓度煤层气方法——等比例变压吸附法,采用活性炭和碳分子筛作为混合吸附剂,通过调节混合吸附剂中AC/CMS质量比,使低浓度煤层气中甲烷和氧气能按比例同时被吸附,确保整个吸附富集过程中吸附器内、排放气以及解吸气中的甲烷和氧气浓度都处于安全范围内,实现低浓度煤层气的安全有效吸附富集。煤层气井有杆泵设备泵阀运动规律和开启条件
摘要：在分析固定阀开启压差的基础上,建立了泵阀运动规律的数学模型和开启条件的计算模型,并利用仿真分析,获得泵阀在不同工况下的运动规律、水力损失和临界沉没度。结果表明：临界沉没度的存在可很好地解释低沉没度下泵阀不能顺利开启和井口间歇式出水现象;冲程和冲次的增大,使阀球升程增加,利于井液入泵;同时使速度变化加快,提高井液流速和携煤粉能力,但容易造成阀球＂抖动＂现象,降低泵效;固定阀阀球在开启瞬间的加速度和水力损失较大,二者幅值波动的频率较快并在短时间内迅速变小,最后趋向稳定;临界沉没度和水力损失随泵型和冲次的增加而增大,依据水力损失最大值可得到38 mm和44 mm泵的临界沉没度通常在3～5 m。适用于煤层气开采的低密度钻井液技术研究与应用
摘要：针对煤储层井壁易坍塌、易受钻井液污染等难题,通过中空玻璃微球密度降低剂的优选及对钻井液性能的影响评价实验,研发了中空玻璃微球低密度钻井液体系。钻井液性能评价实验结果表明：该钻井液具有良好的流变性和滤失性,泥饼薄而致密,API失水量小于5 mL,高温高压失水量小于15 mL,120℃老化16 h后钻井液性能稳定,具有很好的抗温性;同时,该钻井液具有很好的抗污染性、防塌性、封堵性、沉降稳定性和保护储层作用。沁南示范区成功进行了1口井的现场试验,钻井液密度0.95 g/cm3,有效防止了液体对煤储层的污染,有利于后续的煤层气开采。
