煤岩组合结构失稳滑动过程的实验研究
摘要：为了研究结构失稳型冲击地压机理,依据双面剪切实验模型设计了砂岩-煤组合试样在不同轴向荷载下的滑动摩擦实验,运用数字相机和声发射记录仪搭建了声光监测系统,克服以往煤岩摩擦实验不易进行位移观测的难题。实验研究了煤岩组合样本失稳滑动的产生条件、特定条件下的滑动类型、位移演化规律以及滑动过程所伴随的声发射特征。实验发现：组合结构的滑动形式与轴向荷载具有相关性,轴向荷载越大,越易于出现失稳滑动;失稳滑动前无明显的位移征兆,失稳滑动后,滑动位移快速增长;产生滑动时的剪切应力峰值与轴向荷载呈正相关性,而失稳滑动产生的位移量与轴向荷载无相关性,本次实验一次失稳滑动产生的最大滑动位移为35.5μm,最小为5.6μm;试件滑动前有较为密集的声发射事件出现,稳定滑动后,声发射数降低。实验模拟了结构失稳型冲击地压的发生过程,并对于认识断层活化,以及煤体克服顶底板夹持作用突然滑出的物理过程具有重要意义。民政部批准成立“中国煤炭学会煤炭装载技术专业委员会”
摘要：2013年1月18日,中华人民共和国民政部正式下文,批准成立＂中国煤炭学会煤炭装载技术专业委员会＂。 煤炭装载技术是近年来随着现代物流业的发展,在煤炭工业兴起的新技术领域,主要针对煤炭、矿石等散装物料装载技术的研究,重点解决煤炭运输环节中自动快速装载火车、汽车、轮船等相关技术难题和相关产品的研发与推广。基于采动应力场与微震活动性的岩体稳定性分析
摘要：为了研究采矿活动中的应力场、微震活动规律与围岩稳定性之间的关系,依托石人沟铁矿工程实例,详细分析该矿15号勘探线附近区域地下空区形成及露天坑内排过程中围岩体内部微破裂的产生、聚集及演化规律。利用有限元软件ANSYS建立力学模型,模拟不同采矿活动中的应力场分布。然后通过对比同一时期应力场与微震事件分布状态揭示应力场与微震活动性之间的关系：应力状态的改变会诱发岩体内部微破裂（微震活动性）的产生,应力集中会引起微震事件的区域性聚集。结合现场岩体地质状况,发现高能量微震事件大量聚集的区域岩体破坏程度较周围区域更为严重,说明微震事件所释放的能量及事件密度是岩体内部破坏程度的真实反映,因而将它们作为岩体稳定性的评价指标是可行的。最后,基于对以上关系的认识,结合下阶段矿山应力场分布状况预测了石人沟铁矿可能会发生岩体失稳破坏和地质灾害的危险区域,并提出了相应的防治措施。基于围岩松动圈理论的井筒壁后防渗注浆技术研究
摘要：分析了井筒开挖后井壁围岩＂松动含水圈层＂的形成原因及对井壁渗漏的影响,提出了基于松动圈理论的井筒壁后注浆的基本原理及方法,并比较了其相对传统壁后注浆设计方法的优势。通过在某煤矿相同工程条件下对比检验,采用基于松动圈理论的壁后注浆方法比传统方法施工的浆材用量、钻孔进尺及工期都有较大幅度的减小,说明基于松动圈理论的壁后注浆方法比传统的方法更具经济价值。沙土质型冲沟发育区浅埋煤层长壁开采支护阻力的确定
摘要：基于沙土质型冲沟坡体下浅埋煤层长壁开采顶板结构承受非均匀载荷的基本特征,采用理论分析与现场实测的方法,以工作面背沟推进为主要方式,将冲沟坡体及其形态纳入顶板结构控制当中,结合冲沟坡体下开采基本顶初次破断与周期破断时的顶板结构力学模型,按给定失稳载荷状态,分析了工作面来压期间的＂支架-围岩＂作用关系模型,得到了控制顶板结构滑落失稳的支护阻力。结合具体工作面地质条件,分析了支架工作阻力随工作面推进的变化特征,给出了支架支护阻力算例,针对该工作面支架支护阻力进行的现场实测结果验证了该方法的可靠性。厚冲积层下大采高综放工作面顶板控制机理与实践
摘要：龙固煤矿主采煤层上覆基岩厚度平均不足200 m,但基岩上方赋存着厚度平均超过700 m的厚冲积层,针对厚冲积层条件下工作面矿山压力与顶板的控制难题,分析了大采高长壁综放工作面上覆厚冲积层在采动卸荷条件下的承载特性,以及基岩发生台阶下沉的可能性及其对应临界厚度。研究结果表明,厚冲积层在其底部煤层大范围开挖后,自承载能力不强,其自重将以载荷形式作用在下伏基岩上,但当基岩厚度大于120 m时,断裂带岩层可以形成稳定的力学承载结构,确定工作面顶板具有可控性。在此基础上,研发了工作阻力为国内最大的ZF15000/23/43综放支架,对厚冲积层下大采高综放面围岩进行了有效控制。冻结法成井井壁在深厚表土段附加应力研究
摘要：为研究深厚表土段井壁的破坏机理,提高井筒的使用寿命,指导已破坏井筒维修和为新设计井筒提供依据,采用数值模拟和理论计算相结合的方法,对淮北煤田深厚表土段井壁附加应力的产生原因及大小进行了探讨。结果表明：附加应力由井壁和裹携土体重量产生,与地下水埋藏深度、土的容重、地下水层数有关,地下水埋藏越深,产生的附加应力越大,在基岩表面处的附加应力为89.91 MPa,远远超过了混凝土井壁的抗压强度。为避免井筒破坏,应采用方法是：增加井壁强度、保持原有水压、设法减少锥体的重量、井壁在应力集中处采用伸缩装置。煤矿岩巷毫秒延期爆破振动测试与控制技术研究
摘要：为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效果、降低爆破振动效应,对毫秒延期爆破参数进行优化及实施,实测爆破振动速度。分析了爆破参数与爆破振动信号特征之间的关联性,针对电雷管存在延期误差,应用小波变换时-能密度法识别确定毫秒爆破中实际延期时间,提出了降低爆破振动效应的技术措施。研究表明：采用合理的毫秒延期爆破参数方案,可以取得良好的爆破效果;垂直方向爆破质点峰值振速可以作为煤矿岩巷的安全判据;时-能密度法能够有效地识别出各段雷管的起爆时刻,确定实际延期时间。煤岩摩擦过程表面电位特征规律实验研究
摘要：实验研究了煤岩摩擦过程中表面电位及其变化规律,初步探讨了煤岩摩擦表面电位变化机理。结果表明：煤岩摩擦过程中有表面电位产生,并且与载荷有较好的对应关系。煤岩摩擦过程分别经历了静摩擦阶段和动摩擦阶段,且动摩擦阶段的表面电位信号强于静摩擦阶段。岩石摩擦过程表面电位信号基本呈正负双向突变,摩擦面两侧表面电位极性相反,具有对称性;煤样摩擦过程表面电位信号基本呈单向突变,摩擦面两侧表面电位极性对称不显著。煤岩摩擦引起表面电位发生变化可由摩擦起电、热电子发射和场致电子发射等机制解释。岩石脆性临界破坏视电阻率变化与应力比
摘要：针对岩体破坏过程中电阻率变化问题,分析了岩石受载变形破坏过程中电阻率的演化规律,利用重整化群理论并结合岩石压缩破坏试验,研究分析岩石电阻率变化与岩石变形破坏演化阶段之间的关系,在此基础上推导出了受载条件下岩石破裂前电阻率突变所对应的应力和岩石峰值应力比值的表达式,实验室加载情况下其值大都在70%~80%,同时根据相关实验数据应力比均值约为75%,误差在±9%之内,验证了分析的合理性。饱和黏土高压压缩特性的微观机制——研究现状与思路
摘要：通过归纳分析发现,适用于描述常压条件下黏土压缩特性的扩散双电层理论和不平行板模型均不能对高压条件饱和黏土的双线性压缩特性进行解释。将黏土的孔隙划分为团聚体间、颗粒间及颗粒板内三层面可很好地对饱和黏土的高压压缩过程进行定性描述：高压条件下,除团聚体间及板间扩散双电层两部分的自由水分子的排出外,晶层间规则排列的结合水分子也将被逐层挤出。而该小间距条件下,基于扩散双电层机制的理论解释已不再适用,且由于水分子与晶层间的特殊结合,其他Non-DLVO作用力的出现亦必须重新加以考虑。基于此,提出了从理论上利用格子密度泛函理论描述黏土矿物界面外水分子的特殊结合形态,并嵌入该格子模型于分子动力模型中,从分子尺度研究高压条件下水-界面间的相互作用,从而最终建立基于分子层面黏土高压压缩本构关系的新思路。采动影响下突出煤体温度与声发射特性
摘要：利用自主研发的大型煤与瓦斯突出模拟试验装置和16CHsSAMOS System声发射测试系统,探讨采煤工作面前方卸压带应力水平对煤与瓦斯突出的孕育与发生发展过程中煤体温度及其声发射特性的影响。试验结果表明：在煤体充瓦斯阶段,煤体温度升高,且随着卸压带应力的增大,煤体温度的增量有减少的趋势;在突出发生阶段,煤体温度经历一个陡降突变的过程,但卸压带应力水平的变化对煤体温度陡降突变的影响并不明显;在煤体充瓦斯阶段,随着卸压带应力的增大,Hit率峰值减小,产生的声发射特性不明显,而在突出发生阶段,随着卸压带应力的增大,Hit率峰值增加,产生的声发射特性越加明显。对煤与瓦斯突出全过程中煤体内声发射特性与其温度变化规律分析,发现二者有着密切的内在联系,说明煤与瓦斯突出过程中煤体破裂与能量变化有直接关系。高突低渗煤层立体网状穿层压裂防突技术试验研究
摘要：为了解决单一低渗高突煤层瓦斯治理难题,运用弹性力学和断裂力学的理论,提出立体网状穿层压裂增透消突技术,建立计算目标煤层起裂压力的模型。集成配套了井下压裂成套设备,首次利用SF6气体示踪剂确定立体网状穿层压裂范围。结果表明：技术实施后,缝隙网络发育、瓦斯抽采效果提高了1.69~1.83倍,煤层膨胀率达到0.581%,电磁辐射预测突出指标降低了35%~45%,增透消突效果显著。大范围、区域化实施立体网状穿层压裂技术,能够实现技术优越性。真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的抽真空排放过程
摘要：研究了活性炭的平衡吸附性能,计算出该种活性炭对甲烷和氮气的混合气体的分离因子为5.20,并采用以该种活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附装置,研究了循环流程中的抽排步骤对吸附分离效果的影响,并分析了影响抽排过程的因素。结果表明：引入抽排步骤可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷浓度。而甲烷浓度会随抽排比的增加而增加,但存在一个极限值,达到极限值之后趋于稳定。与此同时,回收率随抽排比的增加而不断下降。并且均压过程与吸附压力会影响抽排过程。与抽排气排空流程相比,采用抽排气回流流程可以有效地提高产品气甲烷回收率,但并不一定提高产品气甲烷浓度,存在一个临界抽排比,小于此值时,采用抽排气回流流程反而会降低产品气甲烷浓度。在吸附与解吸压力分别为140 kPa与14 kPa时,采用该流程可将0.2%的原料气提升至0.680%。基于模糊优化分析法的页岩气开发选区模型
摘要：在综合考虑地质条件、经济效益、环境影响等多方面影响因素的前提下,并在收集了大量的页岩气基础资料和借鉴前人研究成果的基础上,详细分析了页岩储层地质因素对页岩气富集程度和开发效果的影响,建立了相应的页岩气开发核心区选区模型。根据指标选择原则建立页岩气开发核心区选区评价指标体系,并对各指标数据进行定量规范化处理。通过专家评议和层次分析相结合的方法确定评价指标的权重。最后以我国一些具体的页岩气开发有利区为例,利用模糊优化法对这些有利区进行综合评价,通过结果分析,最终优选出可进行试验开发的页岩气开发核心目标区。樊庄区块煤层气井产能差异的关键地质影响因素及其控制机理
摘要：以樊庄区块16口煤层气井地质资料、排采资料为依据,分析了该区块煤层气井之间产水量和产气量差异的地质影响因素,并进一步探讨了这种差异的地质控制机理。研究结果表明：产水阶段,地下水流体势通过影响煤层水的流向和煤储层含水量控制煤层气井产水量,渗透率通过影响煤层水在储层中的流动能力控制煤层气井的产水量,煤储层渗透率与地下水流体势的负相关性促进了煤层气井之间产水量的差异;产气阶段,排水降压效果通过影响煤层气的解吸量及气、水两相的饱和度和相对渗透率控制煤层气井之间的产水量和产气量差异;另外,煤层气井连通后出现的气水分异现象,进一步促进了煤层气井之间产水量、产气量的差异。煤层气水平井连通井组轨道设计与控制方法
摘要：煤层气水平井组由一口或几口水平井与一口洞穴直井连通,共同利用该直井进行采气作业,因此煤层气水平井需进行两井连通作业。依据煤层气水平井组的特点,建立了以煤层气水平井为基准的坐标体系,并推出了两井坐标体系的转换公式;考虑到连通井段短和轨道控制要求高的特点,优选出增—增—稳设计剖面,并建立了分段轨道优化设计方法;以逐步缩小洞穴井与水平井相对位置的不确定性椭圆范围为目标,提出了煤层气水平井轨道测量的方法及稳斜扭方位的轨道控制模型。通过以上的基础研究,形成了较系统的水平井连通井组轨道设计与控制方法,并结合现场应用进行了连通轨道控制的分析。淮北煤田芦岭矿区次生生物气地球化学证据及其生成途径
摘要：从煤储层甲烷碳氢同位素组成、甲烷与水的氢同位素值的定量关系、煤层气田产出水的来源3个方面探讨了淮北煤田芦岭矿区煤层气的成因,结果表明：煤层气组分中甲烷气占绝对优势（达97%以上）,且明显显示出极干气的特征;甲烷碳和氢同位素值范围分别为-67.6‰~-64.2‰,-206‰~-224‰,属于生物成因气的分布范围;甲烷氢同位素值（δD（CH4））和水氢同位素值（δD（H2O））定量关系表明,煤层甲烷气主要是二氧化碳还原作用生成的次生生物成因气;煤层水样品点同位素值均落在大气降水线附近,说明煤层水的主要来源为大气降水,符合生物成因气生成需有雨水补给的条件。综合3个方面定性和定量分析结果,并结合研究区构造-热演化史,认为现今淮北煤田芦岭矿区的煤层气主要为次生生物成因气。
