温敏性水凝胶制备及灭火性能研究
摘要：为了扩展胶体灭火剂应用范围，进一步提高灭火效率，采用相分离法合成了P（NIPA—CO-SA）温敏性高分子水凝胶．采用FT—IR傅里叶红外光谱、表面张力仪和黏度仪表征了产物结构、温敏性能及相关物理参数．根据GB17835--2008搭建了A类灭火实验台，并对比研究了水、普通胶体和温敏性水凝胶的灭火效果．结果表明：合成产物为目标产物P（NIPA-co-SA）；环境温度超过临界相转变温度后，水凝胶发生体积相转变而凝胶化，表面张力低、黏度大；作为温度敏感性泡沫液最佳使用质量分数为0．39／6，能够有效扑救A类固体火灾，灭火效果优于水及普通胶体灭火剂．坚硬厚层顶板群结构破断的采场冲击效应
摘要：采用理论分析、物理相似模拟及现场实测相结合的方法，对坚硬厚层顶板群结构的破断冲击效应进行了分析．研究表明：多分层坚硬顶板群结构的破断冲击载荷在短时间内会产生较大的波动，工作面来压特征受多分层顶板垮断的联合作用；采场冲击来压强度主要与顶板赋存厚度及自身岩性特征有关，对于岩性相近的顶板岩层，厚度越大，对采场的矿压冲击影响也越剧烈，但厚层顶板垮断后的结构对其上覆顶板岩层的冲击载荷强度具有一定的缓冲．以大同矿区坚硬顶板群结构下的煤层开采为例，现场实测分析得到的工作面采场来压特征说明多分层顶板的垮断失稳有一定的随机性，但各分层顶板的单层垮断或多层同步垮断几率在整个煤层开采过程中基本保持不变．考虑节点滑移时采动区输电铁塔基础的位移限值
摘要：依据输电铁塔的螺栓连接角钢节点的加工制作和受力特征，分析了螺栓连接节点的3种受力状态；在总结已有试验结果的基础上，提出了螺栓连接角钢节点滑移变形过程的简化四阶段线性力学模型；建立了考虑节点轴向滑移变形的输电铁塔整体有限元计算模型，分析得到了铁塔在正常运行工况和典型地表变形组合作用下的基础位移极限值．研究表明：考虑节点滑移后，对铁塔在各典型工况下的最终破坏形态没有显著影响，但铁塔斜材的轴力变化规律比无滑移模型更接近比例模型试验的情况；在相同工况下，不考虑节点滑移的分析结果过于保守，这说明可采用考虑节点滑移的模型来计算采动区输电铁塔的基础位移极限值．割缝后煤层瓦斯的流-固耦合模型及应用
摘要：引入煤体孔隙率、渗透率的动态演化模型及D-P准则，建立高压水射流割缝后低透气煤层瓦斯渗流的流一固耦合模型，运用该模型优化重庆某矿W2704S回风巷条带下段预抽钻孔布置．结果表明，条带预抽达标时间与钻孔间距呈显著的指数关系，与实际达标时间的最大相对误差为5．8％，验证了流-固耦合模型的工程适用性；高压水射流割缝优化钻孔布置后，煤巷条带的预抽钻孔数量减少了27．3％、预抽达标时间缩短了69．6％，煤巷月平均掘进进尺提高了1．6倍．考虑颗粒迁移的陷落柱流固耦合动力学模型研究
摘要：为了揭示流固耦合作用下的煤矿底板陷落柱突水机理，基于破碎岩体渗流理论、固液两相流、地下水动力学等理论，建立了考虑颗粒迁移的陷落柱流固耦合动力学模型．采用理论分析、数值模拟和工程实践相结合的方法对颗粒迁移作用下陷落柱的渗透特性进行了研究，得到了陷落柱孔隙率、渗流速度、孔隙水压力、流体中颗粒体积分数、涌水量等参数随时间变化规律．结果表明：随着时间增加，陷落柱充填颗粒在流固耦合作用下不断被侵蚀成悬浮颗粒并迁移流失，流体中颗粒体积浓度剧增后骤减；陷落柱的整体渗透性起初增加较慢，随着颗粒的不断迁移流失，孔隙率、渗流速度、涌水量快速增大后趋于稳定．孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩变形控制
摘要：基于淮南矿区某矿17238孤岛工作面回风平巷具体地质条件，采用FLAC∞数值模拟软件对孤岛面沿空掘巷超前支承压力分布特征进行了分析．结果表明：孤岛工作面沿空掘巷的超前支承压力最大峰值明显大于常规工作面沿空掘巷，应力集中系数是常规工作面沿空掘巷的1．84倍．为研究沿空掘巷顶板“小结构”的稳定性，构建了孤岛面窄煤柱沿空掘巷围岩结构力学模型，揭示了孤岛面窄煤柱沿空掘巷围岩控制机理，提出了具有针对性的围岩变形控制对策．现场工程实践应用表明：巷道采用重新优化设计后的支护方案效果较好，巷道两帮及顶底板相对变形量与优化前相比分别减少约55％及50％，孤岛面窄煤柱沿空掘巷围岩变形得到有效控制．瞬态随机温度场的Neumann展开Monte—Carlo解法
摘要：利用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法对瞬态随机温度场求解进行了分析，根据计算流程框图编写了求解瞬态随机温度场的Matlab随机有限元计算实施程序．对于每一次随机抽样，文中方法只需形成刚度矩阵，进行前代、回代以及矩阵乘和矩阵加减，便可求得各时刻温度场．因计算中无需矩阵求逆，可大大减少计算量，有限元节点数目越大，计算速度优势越明显．为说明解法的可行性及高效性，算例考虑了导热系数、比热容、换热系数、热流密度、环境温度、介质密度以及内热源等物理参数单独和同时具有随机性的瞬态随机温度场情况．结果表明：Neu—mann展开Monte—Carlo随机有限元法能有效解决瞬态随机温度场问题，且效率较高；编制的Matlab随机有限元计算程序可直接输出各时刻温度场的统计结果；各随机参数对温度场响应随机性的影响有差异．注浆加固工作面底板突水“孔隙-裂隙升降型”力学模型
摘要：运用孔隙裂隙弹性体理论，结合损伤力学、断裂力学和矿山压力理论，以动态变化的分析思想和实测资料，研究了注浆及采动对岩体孔隙-裂隙类型升降变化的影响；注浆加固使工作面底板岩体类型由导水的1V，III型转为不导水的II，I型；采动则使工作面底板岩体类型在局部地点由不导水的11，I型转换为导水的IV，III型，从而形成“垂直、小范围”的导水通道；构建了注浆加固工作面底板突水“孔隙一裂隙升降型”力学模型．“三软”矿区采掘工作面煤与瓦斯延期突出机理
摘要：针对我国“三软”矿区含瓦斯软煤严重的蠕变失稳问题，串联一个非线性黏塑性体与四元件线性黏弹性伯格体模型，建立含瓦斯软煤非线性黏弹塑性流变模型，并据此推导了煤壁蠕变失稳时间公式．针对采区工作面前方的矿压时空演化特征，建立了地应力和瓦斯压力随时间变化的函数M（t）；通过煤与瓦斯突出判断条件，探讨了卸压区的形成对煤与瓦斯延期突出的影响．结果表明：“三软”矿区延期突出的滞后时间为第1阶段卸压带形成时间与第2阶段应力集中带软煤蠕变失稳时间之和．热解煤成甲烷碳同位素演化及其动力学研究
摘要：采用高温高压封闭体系和不同升温速率的实验条件，选用具有不同显微组成和演化程度的煤岩及原始成煤物质泥炭进行了热模拟实验，研究了热解煤层气甲烷碳同位素的演化和沁水盆地煤层气碳同位素动力学特征，发现热解煤层气甲烷碳同位素组成及演化与煤岩的性质和煤化程度、源岩初始演化程度、升温速率等因素密切相关，提出了热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg（R。）之间的关系式，确定了沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史及煤层气成因．结果表明：煤岩的初始演化程度低、壳质组含量高、升温速率高的条件下，形成的煤层气碳同位素组成比较轻．样品在不同升温速率形成的热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg（R。）具有良好的正相关关系．沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史是随着煤岩的埋藏史，阳城地区太原组、山西组和泥炭热解煤层气甲烷碳同位素基本保持了持续变重的趋势，并且在早白垩世（K，）末都达到最重，之后甲烷碳同位素基本保持不变．首次对成煤物质泥炭进行了碳同位素动力学实验模拟，与煤岩的碳同位素动力学特征进行了对比，表明了泥炭比煤岩具有更轻的碳同位素．将沁水盆地阳城地区二叠系自然煤层气样品的甲烷碳同位素组成与碳同位素动力学研究获得的资料比较研究发现，阳城地区煤层气甲烷碳同位素组成与K，演化至今的煤层气甲烷碳同位素值相近，反映了阳城地区煤层气具有“阶段聚气”的特征．从而反映了甲烷碳同位素动力学是研究煤层气成因的有效方法．煤层气井负压射流快速排煤粉装置研究
摘要：针对煤粉颗粒沉积在煤层气井底部导致埋泵等问题，提出利用射流泵的负压吸附原理和双层同心管柱结构，设计的负压射流快速排煤粉装置，能够快速清除井底煤粉．基于射流泵理论和能量守恒定律，采用洛伦兹混合损失模型，推导出该排煤粉装置的基本性能方程，并综合举升最小压力比，气蚀最大流量比以及效率最优面积比3种约束条件，对装置的具体性能进行了研究．研究结果表明：井深1000m以上的煤层气井要求举升最小压力比达到0．75以上；面积比和动力液压力越小，井底压力越大，气蚀最大流量比就越大；效率最优面积比为0．27，面积比越大最优流量比越小．最后根据不同井况，在给定动力液压力和流量条件下，设计了喷嘴和喉管尺寸组合．南堡凹陷断-砂配置侧向输导油气能力评价方法
摘要：断-砂侧向分流输导是目前南堡凹陷油气勘探中的“瓶颈”问题，为了系统查明油源断裂向两侧储层侧向输导油气的条件及能力，利用274口探评井数据及三维地震资料确定了储层连通性界限及有利断-砂配置类型，指出南堡凹陷优势的断-砂侧向输导必须具备以下4个条件：1）垂向输导通道为成藏期活动开启的油源断裂；2）上覆存在高品质封盖层；3）断-砂配置类型为反向正断层（上盘）或顺向正断层（下盘）；4）储层砂地比值大于20％，即具有较好物性和储层连通性．在此基础上提出断-砂配置侧向分流输导油气能力评价指数（T），并应用其对南堡凹陷中浅层16口井83个断-砂配置侧向运移输导油气能力进行了定量评价．研究结果表明：断-砂配置侧向分流输导油气能力评价指数大于2时有利于油气从断裂向储层侧向分流运移．应用NP1—5井进行验证，吻合程度较高，表明该方法用于评价断-砂配置侧向输导油气能力是可行的．基于均衡降压理念的煤层气井网井距优化模型
摘要：针对煤层气开发压裂及储层各向异性特点，考虑人工裂缝与各向异性对煤层气压力传播的影响，提出用均衡降压使产气量最大化的思路并进行井网井距优化，在充分考虑各向异性煤层与水力压裂直井压力传播特点的基础上，建立了各向异性地层压裂直井最优井距模型，运用CMG软件GEM模型煤层气模块对模型进行验证．结果表明：对于各向异性煤层或压裂直井，选择矩形或菱形井网较正方形井网好；各向异性煤层矩形井网长宽比按照渗透率比的平方根确定为最优；而对于压裂直井，矩形井网按照长度与宽度的平方差等于4倍裂缝半长的平方确定；对于各向异性煤层与压裂井综合情况，井距关系受各向异性渗透率比值与人工裂缝长度共同影响．在此基础上，建立了煤层气井网井距优化流程，为煤层气开发方式的制定提供了理论方法．改进型能量传递测距模型在矿井定位中的应用
摘要：针对煤矿井下环状金属结构对能量传递测距模型的影响，首次引入矿井电磁衰减指数，对井下目标节点测距模型进行改进，衰减指数反映煤矿井下典型金属结构的几何尺寸和介电常数等对测距模型的影响，通过对实测数据进行线性回归，得出衰减指数与参考节点辐射电磁波工作频率的近似关系式，从而建立了符合煤矿井下特点的改进型能量传递测距模型．以该模型为依据对井下目标节点坐标进行重定位．通过现场测量对比模型改进前后井下目标节点与参考节点间距变化，以及改进前后井下10个目标节点位置坐标变化，计算出改进后目标节点坐标位置与改进前相比总体误差提高近12m^2，改进后的模型大幅提高了井下目标定位准确度．塔里木盆地巴楚隆起早古生代古构造格局研究
摘要：选择巴楚地区典型的地震剖面，对加里东早期、加里东中期I幕、加里东中期Ⅲ幕以及海西早期形成的T8^1，T7^4，T7^0，T6^0不整合面进行研究．根据不整合面与之上、之下地层的接触关系，将不整合分为整一／整一型、整一／削截型、超覆／整一型以及超覆／削截型4类．对比分析不同时期不整合面类型以及分布范围的变化规律，同时利用测井资料，分析了塔里木盆地巴楚地区早古生代古构造演化过程，认为巴楚地区在早古生代具有明显的差异构造演化特征．研究表明：巴楚地区在寒武纪呈坳陷形态，地层均匀展布，无明显的差异隆升特征；中奥陶世，巴楚地区整体均匀隆升，造成巴楚地区中奥陶统一间房组及恰尔巴克组的缺失；从晚奥陶世开始巴楚地区呈现出明显的差异隆升特征，呈现出西南高、北东低并向北东倾的斜坡形态；志留纪一早中泥盆世，巴楚地区东南部成为整个地区的构造高部位，进而表现为南东高北西低、北西倾的斜坡形态．表面粗糙度对轮轨黏着特性影响
摘要：水油介质下极易发生轮轨低黏着现象，结合轮轨黏着试验和根据二维滚动接触理论和部分弹流润滑理论建立轮轨黏着数值仿真模型，给出了水油介质下轮轨表面粗糙度对轮轨黏着系数和增黏的影响规律，验证了数值仿真模型的有效性．结果表明：水介质下随蠕滑率增加黏着系数呈先快速增加后小幅减小并稳定的变化；水、油介质下随表面粗糙度增加轮轨黏着系数呈增加趋势；水介质下轮轨表面粗糙度从1μm提高到50μm，黏着系数增加126．5％，油介质下轮轨表面粗糙度从5μm提高到20μm，黏着系数增加61．49／6．球形密闭容器中煤粉爆炸特性参数研究
摘要：为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数，研究了2种煤粉在20L球形密闭容器中的爆炸机理和规律，探讨了不同点火具质量对煤粉爆炸的影响，并对煤粉进行了抑爆研究．结果表明：煤粉爆炸压力随着点火具质量的增加而增加；在点火具质量相同的条件下，2种煤粉的爆炸压力均随着浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，高挥发份含量的煤粉最大爆炸压力较低挥发份的大．煤粉-9%甲烷空气混合物比煤粉-空气混合物的爆炸猛烈程度更强，添加SiO2和NH4H2PO4能够降低煤粉的爆炸压力，相对SiO2的物理抑爆而言，NH4H2PO4的物理-化学混合抑爆效果更佳．基于DLVO理论的煤泥水体系的临界硬度计算
摘要：水质硬度对煤泥水的沉降性能有重要的影响，为了调控煤泥水体系的水质硬度，确定合适的水质硬度调整剂用量，提出了矿物颗粒实现自发凝聚的最低水质硬度这一临界硬度的概念，并建立了基于DLVO理论的临界硬度的数学模型．结果表明：临界硬度与Hamaker常数的二次方成反比，与对称型电解质的作用离子价态的二次方成反比，与颗粒表面电位的四次方成正比．临界硬度值的确定为煤泥水水质硬度的调控处理技术奠定了应用基础．