煤体
- 液氮冻结含水煤体能量耗散动态变化规律的试验研究
。目前，液氮致裂煤体成为一种潜在的高效无水压裂增透技术，应用前景广泛。研究表明，煤体液氮致裂增透主要是在温度应力与冻胀力等作用下，能量耗散导致孔隙损伤、裂隙演化，从而提高煤层渗透率。CHU 等[6]将单轴压缩和声发射试验相结合，得到不同因素冻融前后煤体和能量演化特征。张磊等[7]对煤体进行液氮溶浸不同时间试验，同时模拟分析了液氮溶浸不同时间煤体内部热应力分布规律。周震等[8]采用预埋管注入液氮，通过温度测量和红外热成像技术，得到不同冻结时间下煤样内部温度变
煤炭科学技术 2023年10期2023-11-23
- 采掘工作面孕突过程地应力诱使煤体初始破坏动态响应机制
此类应力模式下，煤体中裂纹萌生与扩展沿中间主应力方向演变，最终形成的宏观层裂面近似平行于临空自由面。同时理论分析指出煤体受地应力作用发生初始破坏过程存在拉伸破坏，在失稳过程中瓦斯进一步加剧煤体碎裂，其破坏形式为拉伸-剪切复合型。文献[17]也初步证实煤岩体在双围压载荷路径下，其破裂受轴向拉应力的作用沿加载方向扩展。这与常规认识的采动载荷下含瓦斯煤体受剪切破坏的力学响应有着新的补充。尽管，目前对地应力与瓦斯压力在突出灾变过程中的认识不尽相同，但由于灾变过程地
煤炭科学技术 2023年10期2023-11-23
- 相变蓄热作用下煤体增透影响因素研究
相变致裂等方法对煤体进行增透的研究不断发展[6-7]；而近年来，运用温度冲击[8]、注热蒸汽[9]、膨胀放热等[10]热处理的方法对煤体进行增透，因其能够有效促进煤层裂隙网络的扩展和贯通，并具有加速周围煤体瓦斯解吸等作用，逐渐受到相关学者的重视[11-12]。其中，运用相变蓄热的方法，在煤体中注入相变蓄热材料，能够应用相变蓄热的热环境和材料相变的结晶固化膨胀力对煤体进行增透[13]，具有多种作用综合增透的效果，也逐渐受到了相关学者的关注。然而，影响煤层增透
煤矿安全 2023年7期2023-08-04
- 临涣井田岩浆侵入活动对煤体的影响规律
同岩浆岩侵蚀程度煤体为研究对象，从煤质、孔隙结构及甲烷吸附解吸特性3个方面，探究岩浆岩侵入对煤体的影响，为岩浆岩侵蚀条件下的煤层安全高效开采提供技术指导与保障。1 实验准备1.1 矿井概况临涣井田位于童亭背斜北部倾伏端，西以骑路周断层为界，西北以骑路周断层与海孜矿为界，东至大辛家断层，南至东南以赵口断层和小陈家断层为界，并分别与童亭矿和杨柳井田接壤，西南起太原组顶界，总体构造形态为走向近东西、呈“S”形向北倾斜的单斜构造。井田南区未发生岩浆岩侵入现象，为非
安全 2023年1期2023-02-02
- 逆断层区域煤体应力分布规律
，进行逆断层区域煤体应力分布规律研究十分必要。逆断层的规模、形态、区域应力环境、岩体的物理力学性质以及与逆断层的距离等均对逆断层区域的地应力分布造成不同程度影响[7-9]，对此很多学者采用实验室试验、现场测试、理论分析和数值模拟的方法对断层应力分布进行研究，其中康红普院士等[10]采用小孔径水压致裂地应力测量装置，对褶曲、断层等地质构造区域煤岩体应力进行了测试，得出断层等地质构造会引起地应力大小的改变，岩层弹性模量越大，承载应力越高；CARLSSON[11
煤炭科学技术 2022年8期2022-10-07
- 松散煤体声发射特征与损伤本构模型
稳灾变，开展松散煤体破坏失稳过程的研究对防控失稳灾害具有重要的实践意义。众多学者针对松散煤体损伤破坏特征开展了全面详细的研究。伍永平等[4]针对新疆松散煤样，通过单轴、三轴压缩实验研究煤体强度和变形破坏特征，发现荷载施加过程中，煤体侧向应变呈现非线性小幅度增加规律，且内部裂隙发育扩展后易发生局部张拉破坏。张天军等[5]配置了预制孔洞类松散煤体试样，采用数字散斑相关测量方法开展了单轴压缩条件下煤体表面形貌观测实验，认为孔周径向、环向移动分别具有上下对称，左右
煤炭工程 2022年9期2022-09-23
- 超前高应力区煤层注水应力突降机理研究
保且具有有效降低煤体应力的作用。众多学者对煤层注水降低煤体高应力的机理进行了研究：闫立宏等[2]对煤浸水后的力学性质进行了试验研究，得出了煤浸水后，其强度降低，变形量增加的结论。范家文等[3]以煤层注水对煤层力学特性的影响为基础，分析得出了煤层注水具有抑制瓦斯突出和瓦斯解吸、软化中硬顶煤、防治煤尘和减缓冲击倾向的作用。李兵等[4]研究了工作面注水孔附近10 m内煤层的含水率变化规律以及注水孔处煤样由浅及深的含水率变化规律，得出其含水率随着向煤体深入而逐渐增
山西焦煤科技 2022年8期2022-09-14
- 深井厚煤层大巷孤立煤体冲击危险性评价研究*
此外，相较于一般煤体，由大巷切割作用形成的孤立煤体所受应力更大，再加上煤层厚度等因素的共同影响，更易发生冲击地压事故，是深部煤炭开采亟需攻克的难点[6-9]。我国众多学者对大采深条件下厚煤层孤立煤体发生冲击地压事故进行了大量研究，例如王绪友[10]应用综合指数法，从煤岩冲击倾向性、采深、地应力方面进行分析，解决了大采深条件下多个煤层开采时相互影响的问题；薛成春等[11]采用数值模拟理论分析了大倾角厚煤层顶板能量分布特征，建立了倾斜悬顶结构力学模型，有效避免
中国安全生产科学技术 2022年6期2022-08-06
- 三轴加载煤体变形特性与孔隙率变化研究
而煤岩孔隙率影响煤体甲烷吸附、解析、渗流等[1]，也影响煤体抗压强度[2]力学特性。李晓泉等[3]通过实验验证煤体孔隙对煤体吸附解析的影响，说明孔隙率是决定煤的吸附解吸性能、渗透特性及强度的重要因素。靳拓[4]在前人单轴压缩下岩石损伤本构模型的研究成果的基础上以细砂岩三轴压缩试验数据为依托，充分证明围压对岩石构成的影响及重要性。李庶林等[5]通过增量循环加卸载下岩石峰值强度前声发射特性试验研究，通过分析岩石的损伤、孔隙定量地反映岩石的损伤演化情况，可为预测
山西焦煤科技 2022年1期2022-04-20
- 模拟煤体的材料选择及力学参数
也越来越深，导致煤体所处位置的应力状态和内部介质裂隙分布情况不同，造成煤体空间结构的不均匀性。煤体内部的不均匀性，不利于对煤体进行高压气体冲击致裂的机理研究。因此，逐渐形成了一种模型试验，模型试验结果的好坏取决于相似材料的成分和配比。1 煤体物理性质及分类1.1 煤体物理性质综合大量研究成果发现，煤在逐渐形成岩体后内部介质具有多样性，通过形态各异、大小不同的颗粒积聚形成，且介质内包含大量的细微孔洞和微小裂纹，再加上纹理等软弱结构层的存在，原生煤是一类具有大
洛阳理工学院学报(自然科学版) 2022年1期2022-04-05
- 受载突出煤体的力学状态演变及破坏倾向性
应力、采动应力、煤体力学性质等多种因素的影响，这使得突出过程的认识并不明确，从而造成突出防治手段往往面临着高投入低收益的情况。突出过程本质上是煤体在与具有吸附特性的瓦斯耦合作用下发生的应力集中和强度破坏、突然失稳并在瓦斯作用下快速抛出的过程。认识突出的力学作用过程及其煤体破坏机制仍将是厘清突出机理从而实现突出有效防治的根本途径。突出过程中的受载煤体在突然卸压后，内部拉应力特征是控制突出煤体破坏从而诱发突出的直接因素。蒋承林认为突出过程是由一个逐渐增强的煤体
煤炭学报 2022年3期2022-04-01
- 煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律
的动态响应，改变煤体骨架和基质变形，从而影响煤层瓦斯的抽采效果。因此，研究瓦斯抽采过程中的多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理，对实现煤层瓦斯高效抽采和煤矿瓦斯灾害防治具有重要意义。为此，相关学者展开了系列研究。鲜学福等研究了变形场和外加电场对瓦斯渗流的影响，获得了考虑变形场和外加电场耦合作用时的一维达西定律修正公式；林柏泉等研究了含瓦斯煤体的变形规律，指出瓦斯吸附过程属于膨胀变形，解吸过程属于收缩变形；CONNELL开展了真三轴条件下的煤岩渗透率模拟
煤炭学报 2022年3期2022-04-01
- 煤与瓦斯突出发动能量判据研究
斯突出过程作用于煤体的动力和煤体自身的阻力，据此建立了煤与瓦斯突出简化力学模型，计算了构造煤临界厚度。鲜学福等[3]对煤岩瓦斯复合体的力学性质进行了研究，修正了D-P准则，给出了煤岩的断裂判据。张许良[4]利用计算机筛选了煤与瓦斯突出敏感指标应用数量化理论方法建立了煤与瓦斯突出预测的综合判据。杨守国等[5]研究了煤与瓦斯突出激发过程，给出了支承应力极限平衡区的平衡方程。姜永东等[6]试验研究了瓦斯膨胀能的测试计算，理论分析推导了煤与瓦斯突出过程中的煤体弹性
内蒙古科技与经济 2022年13期2022-02-06
- 基于采掘应力增量的瓦斯压力演化规律研究
因。受采掘影响，煤体原岩应力和瓦斯渗流平衡被打破，引起煤体应力重新分布及瓦斯压力变化。谢广祥等[1]通过现场实测研究表明，煤层瓦斯压力与采掘附加应力呈“双增”趋势变化，瓦斯压力峰值超前于采掘应力；吴胜[2]、张毅[3]研究认为瓦斯压力随采动应力增大先升高后降低；胡祖祥等[4]研究认为在采动影响下瓦斯压力峰值与采动应力变化不同步；张东明[5]、侯芳芳[6]等通过实测发现工作面瓦斯压力与采掘应力具有正相关性；马海峰[7]、尹光志[8]、彭守建[9]等研究认为瓦
矿业安全与环保 2021年6期2022-01-14
- 超临界CO2气爆非均质煤体破裂规律模拟研究
强的冲击效果，使煤体内生成大量气爆裂缝，进而提高了增透效果。天然煤体经过长期地质作用，孕育了大量的割理裂隙和层理等结构弱面，这些结构弱面的存在使煤体表现较强的非均质性，并影响着煤体的力学特性。宋浩然等[3]基于煤体的各向异性和非均质性，考虑煤体应力变形场和瓦斯渗流场的交叉耦合作用，分析了煤层抽采中水力割缝钻孔周围瓦斯压力以及渗透率的时空演化规律；宋红华[4]等基于波速测试、CT扫描和三维重构技术，分析了煤岩内部原生裂隙、孔隙以及矿物夹杂分布的非均质特征，研
计算力学学报 2021年6期2022-01-06
- 实验室煤体变形特征分析及弹性模量关联模型
定性影响因素中，煤体变形特征是衡量其结构稳定性的主要因素。煤体变形是完整煤体在承受外力不超过抗压、抗剪强度极限时所表现出的结构和形态的改变。而弹性模量体现了煤体应力与应变之间的关系，是反映煤体适应周围变形能力的一个重要指标，且受煤体本身性质、结构、孔隙等因素的影响。因此，快速、准确地掌握完整煤体变形特征并分析其影响因素，对煤矿井下工程设计指导的科学性、稳定性、可靠性估算与评价具有重要意义。影响煤体变形的因素较多，主要包括煤体的岩性、结构面发育特征及荷载条件
采矿与岩层控制工程学报 2021年4期2021-12-22
- 浸水时间对浸水风干煤初始自燃特性的影响
区漏风加剧，破碎煤体自然发火及引燃引爆瓦斯的危险性也随之增大[3，4]。煤矿上煤层开采过后，大量残余水分通过裂隙渗入下开采煤层中，导致下方煤层长期处于浸水状态，待此煤层开采时浸水煤体风干破碎，部分破碎煤体进入采空区内开始低温氧化至燃烧起火；另一方面，采用注浆灭火的采空区遗煤或其它破碎煤体，也长期处于浸水(浆液)状态，待浆液蒸发殆尽后，煤体同样处于浸水风干状态，也具有自然发火的隐患。前人的研究表明，浸水风干后的煤体其物化性质较初始媒体存在较大差异，在一定程度
煤炭工程 2021年12期2021-12-22
- 基于合成岩体方法的正交裂隙煤体围压效应研究
100013)煤体中通常包含3组结构面，分别为层理、面割理和端割理，均产生于成煤时期，3组结构面往往垂直分布[1]，因此煤体结构面分布具有正交特点。本文将含有正交结构面网络的煤体称为正交裂隙煤体。受构造运动影响，煤体内有时还包含有成组分布的构造裂隙[2]。煤炭开采过程中需要掘进大量巷道，对于巷道围岩而言，开挖过程相当于围压减小的过程，而巷道支护在一定程度上相当于围压增大的过程。如果开挖或支护不当，往往造成巷道围岩的剧烈变形破坏，影响巷道的正常使用。因此，
煤炭学报 2021年9期2021-10-30
- 含瓦斯煤体渗吸水变形特征实验研究
侵入不仅可以改善煤体的物理强度，而且水利化措施后，水分完全可以依靠毛细管力进入煤体内部，发生渗吸作用，从而改变瓦斯的吸附解吸特性[1-5]。在煤矿瓦斯抽采领域，一些学者发现水分能够渗吸置换出煤中瓦斯。如果研究利用水分进入煤体后的渗吸效应，将会对提高低渗煤层瓦斯抽采效果、缩短瓦斯抽采时间具有重大的意义。目前国内外学者利用理论分析、实验测试等手段对煤体吸附瓦斯后的变形特征开展了大量研究。在吸附膨胀变形机制研究方面：林柏泉、周世宁[6]认为含瓦斯煤体变形是由于吸
煤矿安全 2021年8期2021-08-23
- 不同瓦斯压力的煤在单轴受压条件下温度变化规律
突出是由地应力、煤体中的瓦斯以及煤体自身物理学性质三者综合作用的结果，该理论在预防煤与瓦斯突出的实践中已经得到应用。煤体温度的变化是地应力、瓦斯解吸及解吸后的气体扩散、煤的物理力学性质共同作用的结果，所以煤体温度的变化可以作为预测煤与瓦斯突出的一个有效参数。国内外一些学者就多物理场耦合、瓦斯吸附解吸和煤体弹性潜能释放等方面做了相关研究。赵阳升等[3]和赵延林等[4]介绍了在盐矿开采、高温岩体地热开采等方面利用固流热耦合的模型进行数值模拟；陶云奇[5-6]构
中国矿业 2021年6期2021-06-18
- 基于不同测井曲线的煤体结构识别
——以大同煤田塔山矿为例
16)0 引 言煤体结构是指煤层自形成以来经地质构造破坏后煤的结构和构造保留程度，根据煤体受地质构造破坏后的结构特征，煤体结构分为原生结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构4种类型[1-2]。煤体结构是煤层勘探、开采和煤层气勘探开发的关键限制条件之一，因此识别煤体结构对于煤层开采及煤层气优化具有重要意义。地球物理技术是识别煤体结构的重要方法，包括井径测井值、声波时差值、补偿中子、补偿密度、自然伽马、三侧向测井和密度测井等技术，并取得了重要的研究进展[3-5]。
河南理工大学学报(自然科学版) 2021年4期2021-06-18
- 煤体结构测井评价在煤层气开发中的应用
深入,很多学者对煤体结构开展过相关研究。煤体结构的识别方法主要包括:井下采样标本描述方法、钻井取心法、地球物理方法(地震方法和测井方法)。测井方法是利用声、电、核磁及核能测量钻孔附近地层的属性变化[1-3],具有连续性强、成本低、可靠性高的特点,广泛应用于煤体结构的识别。通常情况下,煤体结构评价主要为定性评价。不同学者分别采用电阻率、自然伽马、声波时差、密度、井径中的一条或多条曲线进行定性识别。然而,不同煤体结构间测井曲线存在大量重叠,导致定性识别具有多解
测井技术 2021年2期2021-06-17
- 卸压煤体缓冲吸能效应模拟分析
卸压钻孔可以改变煤体的物理力学性质, 通过降低煤体破坏极限强度和密度, 降低了煤体的冲击倾向性,增加了煤体的应变率,在一定范围内形成卸压保护带。谭云亮等[12-13]研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型2 类煤巷帮部失稳诱冲机理, 分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-固”协同控制机理。对于煤岩体卸压手段，国内外研究学者分别采取煤层大钻孔卸压、煤层注水、煤层爆破卸压等技术来研究煤层卸压对防治冲击地压的
煤矿安全 2021年2期2021-03-04
- 煤体解吸甲烷规律及解吸后微结构特征研究
气的开发。瓦斯在煤体中主要以游离态、吸收态和吸附态这三种形式赋存，其中，近90%的瓦斯以吸附态存在[5，6]。吸附态的瓦斯只有充分解吸，从煤体中渗出，才能从生产井中抽采出来，故煤体的渗透特性直接关系到瓦斯抽采的效率和煤层气产量。煤体内部的孔隙和裂隙是流体渗流的通道，其发育程度决定煤体的渗透特性。原位状态下煤体吸附解吸特性的主要影响因素是温度和孔隙压力，基于此，本文对温度和压力作用下煤体的吸附、解吸特征进行系统研究，由此得到煤层气抽采的最优温度，最后对煤体解
煤炭工程 2021年2期2021-03-04
- 基于测井响应的煤体结构识别及开发效果评价
，原始煤层结构、煤体结构等受到的破坏最为严重，煤层原始的端割理、面割理被破坏，对渗透率的影响较大[3]。目前各地对构造影响强烈的煤层进行煤层气开发的效果不甚理想，而贵州地区多煤层发育，在开发之前，需要对不同煤层的煤体结构及分布规律进行研究，为煤层气井压裂改造选层及射孔段选择提供帮助。针对构造煤的煤体结构识别，目前主要依靠井下取样、地面取心直接观测和地球物理方法对煤体结构进行解释。井下取样、地面取心直接观测方法的主观性较强，且受取样片面性和取心局限性的限制，
煤矿安全 2021年1期2021-02-05
- 含瓦斯煤体的冲击力学特性研究1)
突出等动力灾害与煤体的力学性质和失稳破坏密切相关。煤是一种复杂的多孔介质，天然的吸附体，煤体中可吸附大量的瓦斯。含瓦斯煤体的冲击力学特性是煤矿安全领域亟待解决的关键科学问题之一[1-6]。目前，国内外学者对含瓦斯煤体力学性质、冲击倾向性等的研究已取得了大量成果。梁冰[7]分析了瓦斯对煤体的力学性质及力学响应的影响；王振[8]分析了瓦斯对煤体力学性质的影响以及瓦斯渗流和裂隙扩展的规律；宋真龙等[9]分析了不同瓦斯压力1 试验系统与方法1.1 试验系统试验系统
力学与实践 2020年4期2021-01-08
- 基于地球物理测井的煤体结构识别及对煤层气开采的影响
065）0 引言煤体结构主要分为原生结构（MJ-I）、碎裂结构（MJ-II）、碎粒结构（MJ-III）、糜棱结构（MJ-IV）4种类型（黄波，2018；张俊杰和赵俊龙，2019）。煤体结构三维空间的非均质性控制着煤层渗透率以及煤岩力学性质，是制约煤层气勘探开发的关键因素之一（侯世辉，2018），同时煤体结构还是多煤层煤层气勘探开发中主力产层优选及产层优化组合的关键约束条件，因此，精确识别煤体结构显得尤为重要（侯月华等，2016）。前人研究表明，识别储层煤体
矿产勘查 2020年10期2020-12-04
- 煤体应力对钻进切削力的影响
、煤层注水卸压、煤体爆破卸压等。已有研究表明，煤层钻孔过程会受到井下工程地质条件和煤体应力的影响，而钻孔过程中的主要破煤方式为切削煤体，因此，研究钻孔过程中的切削力与煤体应力的关系显得尤为重要。针对切削力和岩体应力的关系，学者们采用理论分析、实验研究和数值模拟的方法进行了大量研究。马清明等[1]采用摩擦接触有限元的分析方法，研究了金刚石复合片钻头(PDC)切削齿的负前角、切削深度等对切削齿和岩石受力的影响规律；KAITKAY 等[2]通过实验测试了围压对大
中南大学学报（自然科学版） 2020年10期2020-11-13
- 循环加卸载下含瓦斯煤能耗与渗流特性研究
程中，工作面前方煤体处于采前增压(压缩)—卸压(膨胀)—恢复阶段，且随着工作面推进而重复出现[1]，煤岩体内部裂隙孔隙结构及渗流状态发生改变[2]，容易造成瓦斯的不均衡涌出，从而引发瓦斯事故。ZOU等[3]研究发现循环荷载下气体滑脱效应和有效应力对于煤体渗透性影响很大，随着有效应力的增加，渗透率减小。许江等[4]研究发现在加卸载初期煤体渗透率很低，加载至峰值后渗透率急剧增大，渗透率变化随着应变的增大呈现二次项函数增大。李晓泉等[5]在突出型煤的循环加卸载试
中国矿业 2020年10期2020-10-17
- 瓦斯吸附作用下煤体爆破裂隙扩展规律研究
0070）含瓦斯煤体是一种复杂的力学介质，由具有不规则、复杂的原生孔隙和新生裂隙的煤体骨架与瓦斯等固-气两相组成，瓦斯以游离态和物理吸附状态贮存于煤体中的孔隙和裂隙之中，并在其中运移[1-2]。对于煤体而言，瓦斯压力的存在会对其产生力学以及非力学作用[3]，使得煤体的力学性质随着瓦斯压力的改变而发生相应变化。已有研究表明瓦斯气体对煤体力学性质有一定的影响，煤体的强度、弹性模量以及脆性程度会因为瓦斯的存在发生改变[4-7]。因此基于含瓦斯煤体力学性质异于普通
煤矿安全 2020年5期2020-06-08
- 注热井周围煤体蠕变过程的渗透率变化规律模拟研究
24)0 引 言煤体中瓦斯的渗流不仅受到了外部条件的影响(应力和温度)，还与其自身孔隙裂隙结构有关，而且这些影响因素又相互耦合，使得对煤体瓦斯渗流的研究变得非常困难。在中国，有三分之二以上煤层的渗透性能都非常低，瓦斯不易被抽采，导致瓦斯成为开采煤矿的重大隐患。目前，提高煤层瓦斯渗透量和渗透速率的方法大多基于以下两个思路：①通过加热、加压和水力割缝的方法改造煤体内部的孔隙、裂隙结构，增大煤体的孔隙率，最终使得煤体渗透率变大[1-2]；②通过升温、外加电磁场促
中国矿业 2020年5期2020-05-22
- 卸围压下煤体损伤的能量演化和渗透特性
不同瓦斯压力下的煤体渗流、能耗特征，得出煤体渗透特性的变化与耗散能所占比例相关；蒋长宝等[5]研究了不同含水率条件下的煤体能耗特征；马振乾等[6]、朱泽奇等[7]研究了不同围压下的煤体能耗特征，一致得出围压越大，耗散能的转化速率越快，损伤越剧烈；王向宇等[8]、孙光中等[9]研究了循环加卸载条件下的煤体损伤及渗透特性，得出渗透率的变化与损伤的演变具有一致性。关于煤体变形过程中的能耗、损伤及渗流特性的研究已有大量报道，但对于煤体损伤及渗透特性关系的研究较少，
科学技术与工程 2020年9期2020-05-20
- 深部松软煤层钻孔孔周煤体变形产渣特征研究
软煤顺层钻孔孔周煤体的变形规律与排渣动力特征的基础理论成果。在不同孔径、地应力、瓦斯压力作用下，深部高瓦斯软煤顺层钻孔变形与产渣量变化规律各异。相关研究极少涉及到深部软煤顺层孔周煤体的非连续变形规律，不能揭示复合应力作用下深部软煤顺层孔周煤体应力应变动态响应特征[15]。为了揭示井下高瓦斯软煤顺层钻孔孔周煤体变形破坏失效规律，获得顺层长钻孔孔周煤体应力应变及塌孔孔段分布情况，拟采用FLAC3D数值模拟技术，开展不同地应力、径向位移等因素作用下钻孔变形特征数
煤炭工程 2020年4期2020-05-14
- 分级恒定荷载作用下的煤体变形及内部损伤特性
进行了对比分析。煤体作为一种非均匀性介质，内部含有大量微裂隙。当其受到某一恒定荷载作用时，其内部原有微裂隙产生扩展、出现新裂隙、裂隙之间相互贯通，出现损伤破坏，导致煤体变形逐渐增大。作为一种特殊岩石，矿山井下的煤体的变形在大多情况下表现出蠕变特性。虽然我国对这方面的研究成果也有很多[19-20]，但是对分级加载下煤的蠕变研究较少。笔者通过煤体分级加载蠕变及其声发射实验，分析煤体蠕变变形规律和声发射特征，建立能够表现煤体蠕变特征的本构模型，得出其本构方程，研
黑龙江科技大学学报 2020年1期2020-03-24
- 煤体孔隙率和渗透特性研究现状及发展趋势
煤层中，因此研究煤体与瓦斯之间的关系是煤炭事业发展的重中之重。煤体是一种微孔隙和裂隙的双重介质，而含瓦斯煤层也可看作富含裂隙的固流多相介质，由于这些孔隙裂隙的存在，使得煤体与瓦斯之间的关系更为复杂，因此探究煤体孔隙特性就显得尤为重要。瓦斯渗透率通常是衡量瓦斯运移规律的重要指标，在煤体实际赋存环境下，受多种因素的影响。目前国内外对煤体孔隙特性及渗透特性的研究还存在不综合、不严密的问题，鉴于此，对煤体孔隙特性及渗透特性的研究现状进行整理，并提出适当的总结分析。
价值工程 2020年35期2020-03-02
- CO2驱替煤层CH4中混合气体渗流规律的研究
的吸附解吸会引起煤体变形，对煤体的渗透特性产生影响。研究CH4/CO2混合气体的渗流特性及相应的煤体变形，对于CO2-ECBM过程具有重要的工程指导意义。目前，许多学者对煤体渗透特性的影响因素已经进行了大量研究。曹树刚等[1-6]研究了孔隙压力、气体组分、温度、水分、加卸载以及CO2状态等因素对煤体渗透率的影响。气体在渗流过程中还受到滑脱效应的影响。唐巨鹏等[7]从试验角度证明了滑脱效应主导作用阶段的存在。王登科等[8]在考虑Klingkenberg效应的
煤炭学报 2019年11期2019-12-16
- 煤体含水量对瓦斯解吸特性影响规律实验研究
045000)对煤体进行水力压裂措施后，大量的水被高压压入煤体内部，随着煤体内的孔隙被水分侵入，将导致瓦斯解吸特性发生变化。煤体的瓦斯解吸特性在一定程度上决定了煤层突出风险的大小，对确定瓦斯压力和突出风险具有重要作用。煤体中裂隙水挤走煤体中的部分瓦斯，同时阻碍煤体中瓦斯的移动[1]。水在进入煤体的过程中有置换效应，大约可置换掉煤体中10%的瓦斯含量[2-3]，置换的量和液体性质有关[4]；水在煤体中产生毛细管力，对瓦斯的移动起到阻碍作用，孔隙压力使游离态瓦
煤 2019年11期2019-11-22
- 瓦斯压力对煤体吸附-解吸变形特征影响试验研究
和实验结果表明，煤体吸附-解吸气体会发生膨胀-收缩变形，进而影响含瓦斯煤体孔隙率和渗透率[1-5]。随着煤矿开采深度增加，瓦斯压力增大，煤体吸附-解吸变形对煤矿瓦斯灾害治理影响越加明显，因此摸清煤体吸附-解吸变形规律对认清深部煤体瓦斯流动规律具有重要意义。近年来，关于煤体吸附-解吸瓦斯变形特性方面，国内外学者已开始着手相关研究工作[6-10]。综上所述，前人在煤体吸附-解吸瓦斯变形特征取得了一定的研究成果，但还需进一步丰富和完善，尤其是残余变形方面研究目前
煤矿安全 2019年9期2019-09-27
- 不同温压作用下煤体对甲烷吸附量及其变形的试验研究
导和应用。瓦斯在煤体中的赋存形态主要为吸附和游离，其中绝大部分的瓦斯是以吸附态赋存于煤体中的[4，5]，煤体在吸附瓦斯过程中的力学特征会发生改变。当煤所处的地层条件不同时，煤体所受的压力和温度就不同，即在不同地质赋存条件下的煤体对甲烷的吸附特性主要受到温度和压力的影响，因此，研究不同温压下煤体对甲烷的吸附特性对矿井瓦斯防治和瓦斯钻采技术的发展具有重要的意义。但总体上对于煤体吸附甲烷特性的研究还处于定性研究和理论推导阶段，基于此，本文进行不同温度和压力下煤体
煤炭工程 2019年6期2019-06-22
- 正交试验下煤体渗透性影响因素评价
生存在的[2]。煤体内部的孔洞和裂隙结构为瓦斯储存和流动的通道，自然状态下煤体内部发育孔洞裂隙较少，渗透性极低，抽采瓦斯的难度较高[3，4]。而增大煤体的渗透性可以减小瓦斯抽采的难度，提高瓦斯抽采的效率。有研究表明[5，6]，对地层中赋存煤体渗透特性起主要影响作用的因素为温度、静水压力和孔隙压力，但针对各个因素的影响程度还未做过相应研究。根据影响煤体渗透性的最主要因素可以为煤层气高效开采方案的制定提供依据，故本文以煤体温度、静水压力以及孔隙压力为因素，将煤
煤炭工程 2019年4期2019-05-05
- 综采工作面塑性区煤体的流变特性分析
综采工作面塑性区煤体的流变特性分析李建伟，王创业，王茜茜(内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头 014010)针对综采工作面对煤壁片帮防治的安全生产需求，运用流变力学理论，对综采工作面塑性区煤体的流变特性进行了分析，并以不同受力条件下煤体蠕变变化的动态类型为依据，对塑性区煤体的流变特性进行了分区。研究表明：塑性区煤体变形过程中，存在的不平衡滑动力是煤体开始失稳直至破坏的根本原因；不平衡滑动力与煤体长期强度的大小关系的不同，造成塑性区不同区域煤体蠕变变化
采矿与岩层控制工程学报 2017年6期2018-01-03
- 受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征
前预警。关键词:煤体;电磁辐射;多重分形姚精明，董文山，闫永业，等．受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征［J］．煤炭学报，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
煤炭学报 2016年6期2016-07-20
- 综放面端面注水泄压技术应用分析
和数值模拟，研究煤体强度变化对端面稳定性影响以及不同含水率煤体对煤壁强度的影响，得出给煤体注水后，能显著增加煤的抗剪强度，在相同的支护条件下，注水之后的工作面煤体破坏程度比未注水煤层开采要低很多，可有效防止工作面煤壁的失稳破坏，降低工作面煤壁片帮可能性，从而有利于提高工作面煤壁的稳定性。一、煤体强度对煤壁与端面稳定的机理分析1.煤体强度变化对支承压力分布影响的理论分析对于采场前方煤体，其任一点的受力状态如图1所示。由力的平衡方程和极限平衡区满足莫尔—库仑准
中国煤炭工业 2016年12期2016-05-18
- 基于空气环境下的高压击穿电热致裂煤体实验研究
高压击穿电热致裂煤体实验研究林柏泉1,2，闫发志1,2，朱传杰1,2，郭畅1,2，周延1(1.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏 徐州221008；2.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州221008)摘要:利用搭建的高压击穿电热致裂煤体试验系统，以贵州林华煤矿的无烟煤为研究对象，研究了在空气环境下高压击穿电热致裂煤体的可行性，并对高压击穿电热致裂煤体的宏观和微观特征进行了研究。实验结果表明，在针-针电极下，空气介
煤炭学报 2016年1期2016-04-18
- 动载荷作用下构造煤体动力响应特性研究
炸应力波作用下，煤体首先承受压应力，而后承受拉应力。常未斌等[11]研究指出掘进工作面前方存在构造带时，爆炸应力波传至构造带分界面时的反射加强作用会产生拉伸破坏。金洪伟等[12]指出煤与瓦斯突出中层裂现象的产生受到卸载波反射叠加的影响，瓦斯压力的间断性释放又会产生向深部传播的卸载波。陈蓥等[13]通过相似模拟试验得出，爆炸应力波作用下煤巷的破坏形式表现为首先巷道顶板附近区域出现裂缝，属于拉剪破坏。王观石等[14]指出应力波在岩体中传播是一个传播和块体响应的
岩土力学 2015年9期2015-02-17
- 沿空留巷不均衡承载特征探讨与应用分析
置位于本工作面实煤体上方，并以给定变形作用于沿空留巷实煤体帮和巷旁支护体[1]。受上工作面侧向支承应力的影响，沿空留巷实煤体帮和巷旁支护体承载情况迥异，而沿空留巷成败关键是实煤体帮和巷旁支护体支撑结构的稳定[2－3]。因此，有必要对沿空留巷实煤体帮和巷旁支护体支撑结构的承载特征进行研究。目前，相关学者针对沿空留巷围岩稳定性和承载特征进行了深入的研究，取得了丰富的成果。文献[4]和文献[5]研究了支护体和顶板的相互作用关系，据此确定了不同阶段沿空留巷巷旁支护
岩土力学 2015年9期2015-02-04
- 力－电－热多参量监测深井动力灾害的试验分析
式方法，通过监测煤体内部能量向外辐射的信号，监测煤体结构中应力的变化和煤体变形破裂;钻孔法等接触式方法，通过检测钻屑量［7］、钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑瓦斯解吸特征［8］等指标，反映煤体力学性质、煤层瓦斯压力和含量及煤层应力等因素;区域预测法［9］，综合区域地质条件和开采技术条件对煤层及煤层区域的动力灾害危险性做出判断。由于单项指标本身的局限性，动力灾害机理及规律尚未清晰明确，同时受地质条件复杂性与多样化等因素的限制，目前的预测手段准确率不高，防治措施的有效
中国地质灾害与防治学报 2014年2期2014-11-21
- 煤与瓦斯突出过程中层裂煤体的结构演化及破坏规律
得出：突出过程中煤体的破坏是以球盖状球壳的形式，快速地形成、扩展并失稳抛出。尹光志、赵洪宝、许江等以自行研制了大型煤与瓦斯突出模拟试验系统，对不同含水率煤体发生煤与瓦斯突出时突出强度变化规律进行模拟试验研究[8]。蔡成功按相似理论设计了三维煤与瓦斯突出模拟实验装置，模拟了不同煤型强度、三向应力、瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出过程[9]。欧建春、王恩元等研制了一套煤与瓦斯突出模拟实验装置，通过高速摄像机对突出全过程进行实时观测，实现了对突出过程煤体破裂的演化规
中国矿业 2014年9期2014-11-20
- 注入二氧化碳驱替煤层甲烷模拟实验研究
果表明，在含瓦斯煤体内注入CO2之后CH4气体的解吸量显著增加。试验初始阶段获得的主要是游离态的CH4成分。随着时间推移，驱替置换效应显著，先期注入的CH4解吸量大大增高；在CO2和CH4两种气体的各自注气阶段的煤体内压力变化速度方面也存在明显的差别，注入CO2时的煤体压力变化速度慢比煤吸附CH4气体时的变化速度快；实验同时表明，注气驱替过程中煤体温度有了显著提高，温度的提高。【关键词】煤体；CH4；CO2驱替；解吸；竞争吸附煤层气是一种成分复杂的混合气体
科学时代·下半月 2014年12期2014-10-21
- 煤体恒定加载蠕变损伤实验的研究
理和微裂隙。在对煤体进行加载过程中，煤体内部的孔隙被压密，原有微裂纹受压闭合。新裂纹的产生及扩展都会产生声发射信号［10］，因此，可以利用声发射设备监测荷载作用下煤体内部变化情况。目前，对煤体蠕变研究多采用型煤，少有考虑煤体内部含有大量孔隙、节理及微裂隙的特殊性，与现场实际存在差距。有些文献的研究［11－16］，主要是单轴压缩破坏分析和分级加载蠕变破坏分析，与现场实际也有一定差距，缺少对原煤恒定加载的分析。笔者利用原煤试样，充分考虑其内部存在大量的孔隙、节
黑龙江科技大学学报 2014年6期2014-08-01
- 基于爆炸应力波和构造煤带孕育煤与瓦斯突出危险状态的模型
力降低,进而破坏煤体瓦斯原有吸附平衡状态,大量吸附瓦斯解吸导致煤层瓦斯压力上升;当掘进工作面前方煤体一定深度存在构造煤带时,爆炸应力波从掘进工作面爆源传至未破坏煤体与构造煤带交界面,由于爆炸应力波的反射加强作用使构造煤迎波一侧未破坏煤体产生拉伸破坏,而掘进工作面前方存在的应力集中带不会引起爆炸应力波对煤体产生反射拉伸加强破坏作用;掘进工作面向构造煤带推进需要周期性的爆破作业,爆炸应力波的强度随着距爆源的距离增加而衰减,产生的爆炸应力波对煤体的瓦斯解吸作用和
煤炭学报 2014年11期2014-06-07
- 突出煤层掘进工作面槽硐突出能量分析
，突出能量主要为煤体中瓦斯内能、顶底板弹性潜能和煤体弹性潜能，在整个突出过程中，突出能量主要转换为对突出孔洞煤体的破碎做功、喷出破碎煤体的移动功和煤瓦斯流与障碍物摩擦做功等能量。关于突出能量的计算，有很多学者进行了讨论[1，2]，综合考虑，本文中突出能量关系可表达为：式中，W ——突出吨煤煤体产生能量，kJ/t；W1——突出吨煤煤体弹性潜能，kJ/t；W2——突出吨煤煤体瓦斯内能，kJ/t；3 煤体弹性潜能分析煤体弹性潜能在突出过程中的主要作用是破碎煤体和
中国科技信息 2014年9期2014-05-12
- 突出煤层螺旋式水力割煤技术及应用
技术的工艺流程和煤体消突机理，建立了FLAC3D数值模型，模拟分析了螺旋状缝槽周围煤体应力和位移的变化规律，并进行了现场工业性试验。结果表明：螺旋状缝槽周围煤体应力大大降低，卸压效果显著，卸压半径约为3 m；煤体扰动范围和位移量均显著增大，径向有效影响范围可达4 m。试验现场螺旋式水力割煤技术与普通打钻相比，煤体扰动半径、扰动体积分别增大4倍、30倍左右；瓦斯浓度、流量亦大大提高，纯流量值增加约4倍，瓦斯抽采效果好，达到煤体消突目的。突出煤层 螺旋式水力割
中国煤炭 2013年2期2013-09-10
- 不同含水率煤体的物理力学性质试验研究①
消除了开采过程中煤体弹性能的突然释放;二是煤体吸水后降低煤层瓦斯吸附含量;三是煤体吸水后放散初速度变小;其中注水后煤体物理力学性质的改变对突出的影响最大。因此，研究不同含水率煤体的物理力学性质，对提高煤层注水防治瓦斯突出机理认识，规范煤层注水工艺技术，指导煤矿瓦斯防治工作具有重要意义。1 试验装置根据试验需要，自行研制并加工了注水加压模拟实验装置，可以完成煤样不同压力下的注水试验。装置主要由承压筒、加压泵、水槽、高压管线、高压球阀等组成，试验装置原理见图1
华北科技学院学报 2013年1期2013-03-19
- 钻屑温度测试煤体法向应力的试验研究
一个复杂的系统，煤体法向应力的变化是引起其他一系列变化的主导因素，测试煤体法向应力的大小对冲击矿压等煤岩动力灾害的防治具有重要意义［1-2］。目前，钻屑法是一种常用的测试煤体法向应力的方法，该方法相对比较准确可靠且实施简单经济［3］，但其缺点也是很明显的，例如对于软弱煤层，以及煤体法向应力超过强度破碎后，钻孔过程中将产生钻屑量超过极限值的现象，无法判断煤体法向应力。研究表明，使用煤电钻向煤体中打孔，钻头切削煤体，与孔底、孔壁相互作用，使钻头、孔底、孔壁、钻
中国地质灾害与防治学报 2012年3期2012-07-06
- 煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟实验研究*
3)从本质而言，煤体也属于岩石，煤体和岩体的最大不同在于煤体内含有瓦斯气体。在外部应力和瓦斯压力作用下，煤体变形和破坏在不同的作用阶段均受本体和结构有效应力的双重作用。且煤体内部裂隙更发育，强度也远低于常规岩石，因此，不能简单地将岩石爆破机理直接应用于煤体。而关于煤体爆破机理的相关理论和实验研究的报道很少，现有文献仅初步探讨了坚硬煤体中爆炸应力波传播和爆炸能量的转化及煤体爆破裂缝扩展规律等煤体爆破的基本特点［1-3］。目前的理论研究还远落后于工程实践，同时
爆炸与冲击 2012年2期2012-06-20
- 煤层预裂爆破应力波破坏范围的探讨
和爆生气体作用于煤体,同时辅以自由面-控制孔,使煤体产生不可愈合的裂缝,从而达到增大煤层透气性的目的。炸药在炮孔内爆炸后,将产生强冲击波和大量高温高压爆生气体,由于爆炸冲击波的压力远远超过煤体介质的动态抗压强度,使爆破孔附近的煤体被强烈压缩并粉碎,在爆破近区产生爆炸空腔和压缩粉碎区,随后,冲击波透射到煤体内部并以应力波的形式传播,由于靠近粉碎区边界的煤体介质产生径向压缩和切向拉伸,当应力波径向压力仍然大于煤体介质的动态抗压强度时,则在应力波作用下产生径向位
中国煤炭 2010年3期2010-12-12