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摘要:为了探究护壁爆破对爆生裂纹、原生裂纹和定向裂纹的作用机理,基于数字激光动态焦散线实验和数值模拟方法开展了一系列研究.结果表明:护壁爆破能抑制护壁一侧爆生裂纹和原生裂纹扩展;护壁一侧原生裂纹尖端动态应力强度因子两次峰值约为非护壁一侧的53%和77%,护壁管对爆炸应力波和爆生气体起到了很好的削弱作用;炸药爆炸后,由起爆位置传爆至护壁管端部形成的射流,作用炮孔壁形成初始损伤;随后沿炮孔壁向上传播的射流持续冲击护壁管端部岩体,形成"射流效应",驱动初始损伤扩展,最终形成定向裂纹.护壁爆破不仅可以保护围岩还可以产生定向断裂效果,在工程实践中应用前景广阔.
摘要:切顶卸压自动成巷技术有增加煤炭采出率、减少巷道掘进量等优点,为促进该技术的推广、优化,针对切顶成巷覆岩变形机理及控制对策展开研究.对切顶成巷技术的工艺流程及工序时空关系进行总结,并按围岩结构将留巷顺槽分为煤体支撑区、动压承载区和成巷稳定区3区.针对不同分区分别建立对应的力学简化模型,对巷道顶板变形规律及巷内支护需求进行计算分析.以塔山煤矿8304工作面作为试验面进行切顶成巷试验,验证巷道支护设计效果.现场监测显示留巷于工作面架后230 m后进入成巷稳定区,留巷平均高度为2796.6mm,巷内支护有效,成巷效果良好.
摘要:在金属矿山崩落转充填开采过程中,隔离矿柱作为浅部向深部延伸的衔接部分,其合理尺寸的留设对于实现矿山安全高效回采具有重要意义.针对内蒙古某铅锌矿深部崩落转充填开采这一实际情况,对水平隔离矿柱建立了厚板力学模型.考虑到连续板联结处的弯矩不可忽略,基于中厚板理论推导得出了对边简支对边固支条件下的应力表达式.采用前处理软件HyperMesh构建矿区高精度六面体网格模型,并将矿区三维地质模型导入有限差分软件FLAC3D之中,以705中段及上部围岩塑性区体积为依据近似得出作用在隔离矿柱之上的均布荷载,并应用最大拉应力理论计算出隔离矿柱安全厚度为20m.利用数值模拟软件分析了所留水平隔离矿柱的力学行为及其稳定性.结果表明:隔离矿柱沉降值与塑性区均控制在容许范围之内,稳定性良好,验证了所留隔离矿柱厚度的合理性.
摘要:针对我国现有煤矿综掘工作面控尘及除尘设备移动困难,现场适应性差和最佳除尘工艺参数不易保持的难题,通过数值模拟和实验室模拟试验研究,分析了综掘工作面控尘及除尘设备集中布置抽尘净化方式的可行性和相关工艺参数,提出了基于附壁射流的综掘工作面控尘及除尘一体化技术;研制了可自行移动的控尘及除尘一体化系统,有利于实现综掘工作面通风、控尘、除尘过程的一体化.数值模拟和实验室模拟试验结果表明,控尘及除尘一体化系统能够应用于各种断面巷道和多种工况条件下控制掘进迎头粉尘的扩散,提高除尘器的抽尘净化处理能力;当压抽风量比为1.04(压入风量为226m^3/min,抽出风量为218m^3/min)时,控尘距离和抽尘距离分别为17m和2m时,系统的降尘效果最好,司机处和机组后5m处的总粉尘降尘效率分别达到了98.94%和96.47%,质量浓度分别为12.5mg/m^3和8.3mg/m^3,可以有效解决综掘工作面的粉尘污染问题.
摘要:为了研究瓦斯压力对瓦斯在不同变质程度煤中扩散的影响,采集了我国典型矿区的煤样,采用低温氮吸附法和压汞法对煤样进行了孔隙特征分析,开展了不同压力下煤粒瓦斯吸附-解吸扩散动力学实验,分别采用单孔扩散模型和双孔扩散模型对扩散实验结果进行拟合.结果表明,双孔扩散模型比单孔扩散模型能更准确地描述煤粒瓦斯吸附-解吸扩散全过程.基于双孔扩散模型反演计算大孔和微孔有效扩散系数Dae,Die,分析认为:二次多项式函数能很好地描述Dae与压力的关系,在吸附过程中,当瓦斯压力小于某一临界压力时,Dae随着压力的增大而减小,当瓦斯压力大于某一临界压力时,Dae随着压力的增大而增大;在解吸过程中,当瓦斯压力大于某一临界压力值时,Dae随着压力的减小而减小,当瓦斯压力小于某一临界压力值时,Dae随着压力的减小而增大;大孔有效扩散系数均值Dae越大,临界瓦斯压力值就越大.而微孔有效扩散系数Die与压力则较好地符合一元线性关系:在吸附过程中Die随着压力的增大而增大,在解吸过程中Die随着压力的减小而减小.各煤样在吸附-解吸过程中的扩散特征参数β基本保持不变.
摘要:基于Winkler弹性地基梁理论,考虑支护桩与支撑结构的变形协调,将支撑结构视为弹簧杆件,并将地基反力函数分段.应用分段独立坐标法推导并建立了桩体挠度微分方程,采用数值方法求解支护桩变形量.以贵阳地铁2号线兴筑西路站深基坑工程为背景,计算分析了不同开挖深度时桩体水平位移.结果表明:分段函数的计算值与实测值较吻合,地基反力函数分布形式对桩体变形影响较大,当深度分布指数n取0.7时,计算值更接近实测结果;桩身刚度对支护桩的变形影响显著.
摘要:针对现有规范中对山区公路弯坡组合路段设计指标协调性考虑不足的问题,本文以车辆行驶稳定性分析为基础,建立了长下坡路段、急弯路段以及长下坡接急弯路段的车辆行驶安全模型.采用运行车速预测模型作为弯坡组合路段前后线形单元设计指标协调性判别依据,分析比较了设计车速、大小车型、超高及坡长对设计指标阈值的影响及变化规律.结果表明:后线形单元急弯的最小半径与设计速度成正比,与弯道超高及前线形单元的坡度成反比,但在设计车速较小时,前线形单元坡度变化对后线形单元最小半径影响不明显.在考虑实际运行车速的情况下,后线形单元计算最小半径均大于现有规范最小半径.最后,利用Carsim仿真试验验证了理论分析结果.
摘要:提出了一种改进的非稳态模拟方法,用于分析工作面推进对采空区遗煤所处渗流和氧化环境的动态影响.基于所建立的模拟方法,模拟了耿村矿13210工作面不同推进距离下采空区渗流参数、氧气浓度和温度场的动态分布,并通过现场实测与模拟结果比对,验证了模拟方法的可行性.结果表明:该模拟方法实现了采空区煤自燃过程与工作面动态推进间的反演,发现采空区自燃危险区域随推进距离的增加呈现阶段化分布特征;当工作面推进90~120 m后,采空区渗透参数、氧气浓度的分布在滞后工作面一定范围内相对稳定,但温度场具有明显的拖尾降温现象.采空区动态尺度下的模拟更能体现采空区煤自燃过程与自燃危险区域分布,为动态推进下的采空区煤自燃预测提供了指导.
摘要:为了更好的探讨碎屑流和牵引流共同控制的冲积扇储层在顺物源方向上的强非均质性特征,以沧东凹陷内小集油田枣Ⅲ-枣Ⅱ油组为研究对象,通过单井岩心精细描述及各级次构型单元的精确表征与定量统计,明确了冲积扇单一成因砂体及各类隔夹层特征,提出了冲积扇区带划分方案,建立了碎屑流和牵引流共同控制的冲积扇储层构型模式.研究结果表明:碎屑流和牵引流共同控制的冲积扇扇中-扇缘按顺物源方向可进一步划分为扇中内带、扇中中带以及扇中外带-扇缘带.扇中内带水动力条件以牵引流和碎屑流为主,辫流带砂体呈连片状,辫流砂岛单砂体规模最大,平均长300~800m,宽150~450m,厚5~12m,夹层最为发育,发育中孔中渗储层,非均质性较强,开发潜力大;扇中中带发育牵引流沉积,碎屑流沉积少见,辫流带砂体呈连片状向条带状过渡的形态,辫流砂岛单砂体平均长250~650m,宽150~300m,厚3~9m,夹层数量减少、规模减小,发育中孔低渗储层,非均质性最强,是油气开发的备选区带;扇中外带-扇缘带仅发育牵引流沉积,辫流带(径流带)砂体呈条带状,辫流砂岛单砂体规模最小,平均长200~500m,宽100~250m,厚2~6m,夹层仅可见少量辫流砂岛内落淤层,发育低孔低渗储层,非均质性中等,不建议作为常规油气开发区带.
摘要:为阐明深层碎屑岩优质储层形成机制,以南堡凹陷南部古近系碎屑岩储层为例,综合物性资料、铸体薄片、包裹体均一温度、碳氧同位素及X衍射等分析,在储层基本特征与有效储层物性下限研究基础上,分析了储层物性控制因素,解析了优质储层形成机制,建立了不同类型储层成因演化模式,认为不同构造带深层优质储层控制机理差异明显,3号构造带为异常增孔地质作用主控优质储层,而4号构造带则为异常保孔地质作用主控优质储层.研究结果表明:岩石类型以成分成熟度中等的岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主;在埋深3800~4200m发育相对高孔高渗优质储层带,且此深层优质储层在3号构造带属于次生孔隙主导型,次生孔隙百分比为50%~83%;在4号构造带属于原生孔隙主导型,原生孔隙百分比为50.0%~92.3%.沉积微相、粒度大小与胶结物含量是3号构造带古近系深层优质储层形成的主控因素;油气充注抑制晚期碳酸盐胶结,碳酸盐和黏土矿物胶结含量低的辫状河三角洲前缘水下分流河道粗砂和含砾粗砂岩为优质储层形成提供有利物质基础,为后期溶蚀作用的进行提供了空间;溶蚀增孔主导,油气充注和超压保孔辅助为其成因机制.4号构造带优质储层形成受沉积作用控制不明显,油气充注抑制碳酸盐胶结(质量分数小于6%)和异常高压的保孔机制主导,后期溶蚀作用辅助增孔是4号构造带古近系深层优质储层形成机制.
摘要:为了明确影响南堡凹陷现今地应力分布的各个因素并确定主控因素,基于80余组实测地应力数据,并结合测井计算、数值模拟及理论推导的手段,建立了埋藏深度、岩性、断层、构造形态、孔隙流体、温度及压裂裂缝与现今地应力之间的关系,定量分析了各个因素对地应力大小及方向的影响程度,认为南堡凹陷现今地应力分布的差异是动静态因素共同作用的结果.研究结果表明:埋深直接影响地应力的大小,其分量及应力系数随埋深增大呈规律性变化,且地应力状态发生2次转换;岩性的非均质性是地应力大小离散分布的重要原因,对地应力方向造成不超过10°的微弱偏转;断层引起周围一定范围内地应力大小显著变化并造成地应力方向杂乱分布,应力集中程度最高可达10余倍;构造形态对水平应力的影响尤其显著;孔隙流体通过改变岩石力学性质和孔隙压力影响了地应力,其大小变化幅度约18~30MPa,方向最大变化约10°;地温引起地应力微弱且均匀变化,而注水导致的温度变化能够造成地应力大小和方向的突变,应力大小最高可达15MPa,方向偏转超过10°,但是影响范围仅限于井筒周围;压裂裂缝引起井筒周围局部应力场的明显扰动.静态因素的影响方式具有一定规律性,而动态因素往往引起井筒周围局部应力场的突变,导致地应力的离散分布.
摘要:为了更好地指导含油气盆地下生上储式生储盖组合油气勘探,在源岩、油源断裂和砂体空间匹配输导油气有效性及其影响因素研究的基础上,通过确定优质源岩分布和油源断裂输导脊分布,确定源断空间匹配油气充注有利部位,结合侧向分流运移砂体空间分布,提出判断源断砂空间匹配输导油气有效性的方法.研究结果表明:留楚地区北部和中部东营组二段下亚段、中亚段和上亚段分别有24,24和16个源断空间匹配油气充注有利部位与侧向分流运移砂体距离小于0,源断砂空间匹配输导油气有效性判断为好,有利于油气向东营组二段侧向分流运移,油气富集;东营组三段下亚段、中亚段和上亚段分别有21,25和22个源断空间匹配油气充注有利部位与侧向分流运移砂体距离小于0,源断砂空间匹配输导油气有效性判断为好,有利于油气向东营组三段侧向分流运移,油气富集.西部边部、中部和东部东营组三段下亚段、中亚段和上亚段分别有13,7和14个源断空间匹配油气充注有利部位与侧向分流运移砂体距离在0~1.2km之间,源断砂空间匹配输导油气有效性判断为较差,不利于油气向东营组三段侧向分流运移,无油气富集;东营组二段下亚段、中亚段和上亚段分别有7,10和18个源断空间匹配油气充注有利部位与侧向分流运移砂体距离在0~1.2km之间,源断砂空间匹配输导油气有效性判断为较差,不利于油气向东营组二段侧向分流运移,无油气富集.东南部东营组二段和三段源断空间匹配油气充注有利部位与侧向分流运移砂体距离大于1.2km,源断砂空间匹配输导油气有效性判断为更差,油气无法向东营组二段和三段侧向分流运移,无油气富集.
摘要:本文旨在厘清致密砂岩储层成岩作用对孔隙发育的影响.以四川盆地东北元坝西部须二下亚段为例,采用铸体薄片、氩离子抛光及扫描电镜观察、NESEGeo图像分析和物性测试等手段分析岩石成分,确定成岩特征,获取孔隙度和渗透率值,认为岩屑溶蚀及其伴生胶结影响孔隙的垂向分布和发育程度.研究结果表明:元坝西部须二下亚段主要岩石类型为岩屑砂岩,在埋藏过程中,中成岩阶段发生岩屑溶蚀作用,孔隙度增加3.35%,产生的粒内溶孔成为储层主要孔隙类型.垂向上,岩屑溶蚀析出产物由溶蚀段向上覆及下伏储层迁移,由近及远沉淀绿泥石胶结物(其中发育绿泥石晶间微孔)、硅质胶结物(距溶蚀段2~3m)及钙质胶结物(距溶蚀段3~4m),导致储层孔隙度自溶蚀段起向上下逐渐降低.
摘要:为了明确影响准噶尔盆地滴西地区石炭系火成岩气藏产能的各个因素并确定主控因素,基于58口探井、评价井86层的试气结果及对应井段的测井解释岩性、裂缝发育,建立了岩性、基质孔隙度、裂缝发育程度以及构造位置等因素与火成岩气藏产能的配置关系,采用灰色关联分析方法,定量分析并确定出火成岩气藏产能影响因素的大小次序为:岩性>裂缝发育程度>基质孔隙度>含气饱和度>单层岩性体厚度>距不整合顶面距离>距主控断裂距离.研究结果表明:储层岩性、基质孔隙度、含气饱和度以及裂缝发育程度、单层岩性体厚度是影响火成岩气藏产能的内在地质因素;压裂改造可以数10倍地提高潜力气藏的产能.火山角砾岩、凝灰岩气藏产能分布在(0.68~9.45)×10^4m^3范围,随基质孔隙度的增加呈现约1.4倍的增大趋势;酸性侵入岩、基性熔岩气藏产能分布在(1.2~30.2)×10^4m^3范围,随裂缝层密度、裂缝发育率的增加呈现约3倍的增大趋势;整体上,裂缝发育程度对基性熔岩和酸性侵入岩气藏产能的影响较高于基质孔隙度,而火山角砾岩和凝灰岩气藏与此相反.单层岩性体厚度小于15m,天然气日产量与厚度关系不大,一般低于5×10^4m^3;大于15m,气藏产能均明显增大,其中酸性侵入岩气藏呈现约3.6倍的增大趋势.单层岩性体厚度为扩大有效裂隙的纵向规模奠定了物质基础,与气藏产能呈现正相关.高产气藏在纵向上主要分布在石炭系不整合顶面以下200m内,且向深部产能逐渐减小;平面上主要分布在断裂发育区及构造高部位,其中DX18井区气藏产能最高,DX17井区次之,DX14井区最低.
摘要:为有效避免声信号在浅海水域受海底海面多次反射的影响,针对水下安全监测网络节点方向、位置变化的特点,以无线磁感应通信技术为通信手段,在对单向无线磁感应通信模型分析的基础上,提出了一种全向水下无线磁感应通信模型.研究结果表明:在单向无线磁感应通信模型下,接收天线法向量方向角度γ为0.5π与1.5π时,收发天线之间耦合作用消失,导致收发端无法保持正常通信.在海水环境中,由于涡流效应造成无线磁感应通信的额外损耗分别与信号频率和海水盐度的平方根成正比关系,当天线线圈半径为0.5m,匝数为100时通信距离仅为20.0m;在淡水环境下采用全向无线磁感应通信模型,当接收天线位置和方向变化时,其路径损耗在60~67dB的范围内变化,能够有效解决单向通信模型中由于天线方向、位置的变化造成的通信中断问题,提高通信的可靠性,为水下安全监测网络的应用提供参考.
摘要:为实现重介旋流器精煤灰分的稳定和分选数量效率的提高,以唐口选煤厂重介分选工艺为研究对象,针对其控制系统的多变量、非线性、强耦合、纯滞后等特点,提出了以PID反馈控制为基础、基于神经网络学习和带抗饱和积分控制为核心的前馈控制策略.针对该策略中的神经网络学习问题,构建了"多输入、两输出"的智能算法,即以精煤灰分和数量效率为输出目标的重介分选过程的多个输入变量BP神经网络算法,并用Python语言编制了针对该网络结构的BP算法程序;采集和分析了唐口选煤厂生产实时在线数据,并进行了相关训练和仿真模拟.结果表明:当输入层节点数为3,且在输入变量为入料灰分、入料压力、循环介质密度条件下,输出变量精煤灰分和数量效率的预测值与实际值间的误差平方和最小,为0.114.通过系统的工业化应用可以看出,采用智能控制的悬浮液密度偏差幅度为0.01g/cm^3,仅为人工控制的1/6,同时密度曲线呈短周期(3~5min)高频率波动,比人工控制速度提高了4倍左右.此外,密度智能控制系统的稳定运行时间可长达6h,表明该智能策略在选煤厂具有较好的应用潜力.
摘要:采用Na2S2O8/Fe^2+氧化降解污染土壤中的石油烃(TPH),考察了不同初始pH下Na2S2O8与Fe^2+摩尔比对TPH降解的影响,研究了表面活性剂Triton X-100和3种螯合剂(柠檬酸、草酸和β-环糊精)对TPH降解的强化作用.研究结果表明:当pH=7,Na2S2O8与Fe^2+摩尔比为2∶1时,TPH降解率最高,为39.8%;当Triton X-100质量浓度为1 250 mg/L时,其增溶作用远大于竞争消耗SO4^-·的作用,TPH降解率可达最大值48.3%.此条件下进行螯合剂添加实验,结果表明:柠檬酸因竞争消耗SO4^-·而抑制TPH降解,草酸因螯合Fe^2+作用较弱,对TPH降解基本不起促进作用;而β-环糊精因形成一种TPH/β-环糊精/Fe^2+三元包合物,使TPH降解率提高至55.6%.Triton X-100和β-环糊精联用能有效促进TPH降解,可能是由于Triton X-100的胶束增溶作用和β-环糊精的包合增溶、螯合Fe^2+作用产生的协同效应.