浅埋深煤层开采后,受其特殊的地质赋存条件影响,覆岩中无法形成完整“三带”,所形成的承载结构也不能稳定存在,结构失稳后形成浅埋深煤层特殊的顶板来压特征。以浅埋煤层特殊的顶板破断及运动特征为基础,通过相似模拟和离散元模拟2种方法探索浅埋深长壁工作面岩层破断运动特征及覆岩结构形式,提出浅埋深工作面覆岩中“悬臂梁-铰接岩梁”组合岩层...
为掌握地下煤矿采空区覆岩层破坏特征及其对地表沉陷影响,准确预计地表移动变形值,针对不同的开采进度,从土力学与材料力学角度出发,分析了煤层上覆岩层结构变化特征,将其概化为3种形态梁模型:简支梁、悬臂梁、砌体梁,并考虑采空区是否充满与多层梁共存状态的情况,分别建立了相应的力学模型进行相关力学分析,依据公式推演分析了各阶段覆岩层的破...
依托自主研制的采场模型试验系统,研制了与之配套的低扰动、高精度、高效率应力(压力)测量系统,包括工作面超前支承压力监测系统、顶板支护模拟系统和等弹模弱扰动模型应力监测系统3部分。测量系统标定结果表明,超前支承压力监测系统输出值稳定,受载与输出值线性度高;顶板支护模拟系统基于液压控制原理,具有线性度高、重复性好、力学性能稳定等...
利用微机控制电子万能试验机,对2种大理岩和1种砂岩进行直接拉伸条件下的循环加卸载试验,分析了岩石损伤破坏全过程的声发射特性和频谱特征。结果表明:循环加卸载试验中,3种岩石表现出明显的Kaiser效应,低应力时岩石记忆滞后,高应力时岩石记忆缓慢提前。随着循环次数的增多,岩石声发射的剧烈程度在逐渐增加,Felicity比值逐渐单调下降,弹性模量逐...
为了研究节理和完整岩块各自属性及其相互作用对岩体本构特性产生的影响,考虑了节理和完整岩块力学参数在受荷过程中的动态变化,定量地分析了节理变形对完整岩块的耦合损伤作用,并采用整合节理和完整岩块本构方程的方法,建立了多节理岩体的非线性本构模型。首先由单一节理试验成果推导出节理的法向闭合、剪切和剪胀3类刚度表达式,组合成节理刚度...
地下储层岩石在钻探之前处于原岩应力状态,钻孔成孔是在煤岩有侧限地应力下完成的。在钻孔时,孔周围应力重新分布,使圆形钻孔在地应力作用下呈椭圆状。因此,在进行水力压裂时,增压水可能作用于椭圆形孔壁。通过合理的物理假设,根据复变函数理论,求解出椭圆形钻孔在远场应力和钻孔内压(椭圆长轴两端的局部对称荷载)共同作用下的钻孔周围应力场解...
深埋软岩巷道围岩通常表现出较明显的流变特性,为确定两向不等压深埋软岩巷道围岩的塑性区,跳过围岩复杂的流变变形过程,直接以达到稳定后的巷道围岩为研究对象。稳定深埋软岩巷道围岩的峰值应力为一定围压下的长期强度,基于这一点并在考虑岩体峰后应变软化特性的情形下将围岩分为弹性区、塑性软化区和破裂区;然后,从轴对称应力场塑性区公式出发...
针对巷道围岩强度测试中泥岩取芯率低、常忽略应力扰动影响和应力扰动分区困难的3个问题,开展了理论分析、现场实测、试验研究。为获得不同深度处泥岩强度,采用钻孔触探法进行原位测定。基于钻孔触探法边界面上受集中力模型,理论分析应力扰动程度与探针临界压力的关系,结合钻孔窥视、RQD、实验室矿物成分、单轴抗拉强度等分析手段,对比研究了不...
尾砂胶结充填体常作为地下矿山重要承载单元,其稳定性对矿山的安全开采十分重要。近年来,国内外学者对岩石变形破坏过程中的次声波信号开展了试验研究,但对尾砂胶结充填体变形破坏过程中次声波信号的研究却鲜有报道。为此,开展了尾砂胶结充填材料的次声波试验研究。制备了3种不同灰砂比的尾砂胶结充填材料试件,在RMT-150C岩石力学试验加载系统上...
为探讨不同围压作用下破裂岩石的渗透特性,选取吉林省甄峰岭隧道区石灰岩为研究对象,利用多场耦合的岩石伺服三轴仪分析了不同围压作用下破裂石灰岩的渗透率随净围压以及渗透压的变化规律,研究了破裂石灰岩在围压加卸载过程中以及渗透水压变化过程中的渗透率变化。并对试验数据进行非线性拟合,得到破裂试样渗透率随净围压变化的关系式,又采用FLA...
岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、不同浓度和不同pH值的水化学溶液,对其进行浸泡试验。基于核磁共振测试(NMR)技术得到了岩样在不同浸泡时间的横...
为保证城市地铁基坑工程爆破开挖过程邻近高层建筑的安全稳定,分析爆破振动作用下建筑结构动力响应特性是其关键。以武汉地铁8号线洪山路站—小洪山站区间竖井基坑工程为工程依托,通过现场爆破试验及振动测试,分析基坑开挖爆破振动沿地表衰减规律及其对建筑物结构的影响;同时,采用LSDYNA动力有限元数值计算方法,结合爆破试验测试结果,验证数值计...
我国煤层透气性系数普遍较低,尤其进入深部开采后,煤层表现出高地应力、高瓦斯压力和低渗透性等特征,采用高压水力割缝降低煤层地应力,增加煤体透气性,提高煤层瓦斯抽采效率是技术发展方向之一。针对不同煤层地质条件,煤层采用水力割缝的相关技术参数设计主要依据经验判断,可能导致煤层水力割缝钻孔控制不均匀存在空白带或两相邻钻孔割穿而影响...
煤矿开采逐渐走向深部,深部煤岩体表现为复杂的孔隙结构及低渗透特性,因此正确认识气体与水在煤岩等低渗岩土介质中的渗透规律、表征煤岩孔裂隙结构网络对于深部开采具有重要意义。核磁共振在研究煤岩孔隙结构和渗流路径方面具有快速无损的特征。为研究深部煤体在氮气驱水与渗流过程中的流体运移和分布,以及深部煤体原始状态与各级围压状态下的...
瓦斯-煤尘耦合爆炸事故危及煤矿工业的健康发展。为进一步研究半封闭垂直空间内瓦斯和煤尘耦合爆炸的压力规律,自制了包括爆炸腔和传播管道以及配套设备的半封闭垂直管道系统,其中爆炸腔和传播管道同时收集压力数据。在系统内进行25,50,100,200 g/m^34种煤尘浓度下45,75,106,150μm 4种粒径与9%瓦斯耦合爆炸的实验,通过实验数据结合理论对比分析...
封孔质量是决定钻孔抽采效果的关键因素之一,长期以来封孔质量都是通过抽采浓度、抽采纯量等参数间接地反映,缺乏封孔质量的定量检测手段和定量评价方法。为了对瓦斯抽采钻孔内的漏风点进行精准定位,对钻孔各漏风点的漏风量进行定量计算,建立瓦斯抽采钻孔封孔质量的分级与评价方法,在分析钻孔封孔质量影响因素的基础上,研究了封孔漏风条件下,钻...
煤的热性能在煤自燃传热过程中起着重要的作用,而热物性参数又是决定物质传热能力的内在因素。以新疆艾维尔和硫磺沟煤样为研究对象,运用LFA457型激光导热分析仪,测试了30~300℃煤体热扩散系数、比热以及导热系数。实验结果表明:在240℃之前,随着温度的升高,热扩散系数逐渐降低,比热逐渐升高,氮气和空气条件下的热扩散系数和比热的变化趋势比较...
针对普通聚氨酯注浆材料固化反应温度高,矿井注浆过程中存在冒烟、遗煤自燃等隐患,在以纳米级粉煤灰为骨料添加的基础上,分别选取NH 4 Al(SO 4)2·12H 2 O,NH 4 Cl 2种水合盐,与聚醚多元醇GR4110B等助剂配成A组分,以Ba(OH)2·8H 2 O与聚醚多元醇TMN450配成B组分,以异氰酸酯为C组分,通过原位聚合法制备出1种新型降温型聚氨酯/纳米粉煤灰注浆材料。...
煤自燃灾害是威胁我国煤炭资源保护与利用的主要灾害之一,不仅造成巨大的经济损失,而且释放大量有毒有害气体,引发严重的生态问题。阻化技术在防治煤自燃方面取得了很好的效果,而离子液体以其优良的物理化学特性以及绿色环保等优点,在煤自燃防治领域受到广泛关注。煤自燃的发生是由于煤和氧的反应,通过自活化等因素提供反应动力。为了考察咪唑类...
在煤层气水力压裂工程中,微地震传感器记录的数据不仅包含了震源位置信息,同时还携带了弹性波旅行途经的地层速度结构信息等。利用双差定位成像方法对煤层气开采水力压裂微地震监测数据进行反演处理,可在确定地层裂缝位置的同时获得地层岩石弹性速度空间分布特征信息。首先,基于地震波射线理论,介绍了经典双差震源定位的基本算法可获得消除地层...
时间域电磁视电阻率计算中,由于感应电压与视电阻率的关系是非单调函数,无法通过感应电压直接计算。现有方法主要是晚期视电阻率近似计算法、核函数逐步逼近法和核函数平移法。晚期视电阻近似计算法在早期和中期产生计算误差;核函数逼近法需要多次逐步计算逼近目标电阻率,计算时间较长;核函数平移法需要通过插值方式计算各时间道所对应的实测截...
为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区工程地质、水文地质资料的基础上,建立堵水帷幕三维地质、数值...
以微山县地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区,选取适宜的景观格局指数,基于景观生态学的尺度效应理论,找寻最适宜的景观格局空间分析粒度;采用移动窗口法,进行适宜空间分析幅度的选取,在此基础上进行研究区景观格局分析及纵向样带上景观格局梯度分析,以实现景观格局变化特征的空间量化表达。结果表明:50 m和250 m为研究区较适宜的景观格局空间...
干扰床分选机(Teetered Bed Separator,TBS)对粗煤泥的分选,本质上是不同密度和粒度的颗粒在流化床流场中运动轨迹差异化的过程,因此分析研究不同性质的颗粒的运动轨迹可以直观地识别颗粒的最终分选状态,从而评判分选效果的好坏。本文使用Fluent软件提供的基于拉格朗日-欧拉方法研究颗粒运动的DPM模型,模拟计算密度为1550 kg/m^3、不同粒度的粗...
目前常用的水煤浆稳定性评价方法均存在测试周期较长、表征结果不准确等问题。为了缩短水煤浆稳定性的测试周期,选取了温度作为加速试验条件,采用Turbiscan Lab稳定性分析仪客观、定量地研究了温度30~55℃对水煤浆稳定性的影响。结果表明,在测试时间内,随着温度的升高,由仪器给出的水煤浆稳定性指数TSI值逐渐增大,说明浆体越来越不稳定。此外,为...
分别以甲苯和喹啉为萃取剂对3种典型沥青(中温沥青、热缩聚改性沥青和氧化改性沥青)进行二级溶剂萃取-热过滤-蒸馏处理,得到3种β树脂(依次命名为β-1,β-2和β-3)。利用元素分析仪、TGA和FTIR结合分峰拟合的方法对3种β树脂的基础物性进行了研究。对3种β树脂进行热转化和炭化处理制备得到3种β树脂基沥青炭(分别命名为β-1-C 500-P,β-2-C 500-P和β-3-C...
为探究入射角度对煤粉挥发分析出的影响,针对单颗粒煤粉在McKenna燃烧器中的着火和燃烧过程,采用Realizable k-ε湍流模型模拟气相运动,采用P1模型模拟颗粒与周围气体间的辐射换热,采用离散颗粒模型(DPM)模拟煤粉颗粒的运动与相互作用,采用化学逾渗脱挥发分(CPD)模型模拟煤粉的热解过程,结合挥发分燃烧和焦炭燃烧模型,根据煤粉元素分析及工业分析...
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