应力作用下煤储层气液两相渗流实验研究

采用自行研制的气液两相高精度渗透系统,进行了应力作用下煤体单相及气液两相渗透实验。实验结果表明:孔隙压力、体积应力对煤体水相渗透率影响呈非线性,并且在相对低应力下孔隙压对渗透率的作用更明显。有效应力作用下在其增加初期范围内,水相渗透率急速减小,损失率较大。

忻州窑矿水力割缝防治冲击地压效果分析

通过FLAC^(3D)数值模拟软件对忻州窑矿5937临空尾巷的水力割缝前后应力水平的模拟,说明水力割缝可以有很好的卸压效果,使应力集中区向深部转移,有效地降低了5937巷道附近的应力水平。

冲击地压的发生机理与防治方法

随着煤矿采掘深度和强度的不断加大,冲击地压灾害愈发严重。冲击地压的发生是能量在煤岩体内部积聚的结果,高应力是冲击地压的充分必要条件。现有冲击地压防治方法都是通过卸围压来释放煤岩体内部积聚的能量,从而减弱煤岩体内部的应力集中,防治冲击地压现象。

钻孔高压磨料射流预制裂缝的试验研究

详细介绍了后混合式高压磨料水射流割缝实验系统的结构、工作原理和试验方法及方案。利用该系统对岩石进行割缝试验可得:(1)该系统可进行高效的、远距离的以及坚硬岩石的高压磨料水射流切割;(2)磨料类型、水泵压力、割缝速度以及磨料质量浓度等参数都会影响岩石预制裂缝的效果;(3)砂岩、石灰岩、花岗岩获得较好割缝效果的试验参数为:磨料类型分别为河沙、天然棕刚玉、石榴石,气泵压力0.4~0.5MPa,水泵压力60MPa,割缝速度40cm/min,磨料质量浓度2%。对钻孔磨料射流割缝的工业实施具有重要参考价值。

砂岩顶板预制裂缝水力压裂扩展规律的数值模拟

针对坚硬顶板难垮带来的冲击灾害,提出运用垂直层面预制裂缝定向水力压裂技术。运用RFPA-2D分析软件,模拟试件尺寸为300 mm×300 mm的砂岩预制裂缝水力压裂的裂缝扩展过程,以及预制裂缝的长度、方位角(α)及围压比(σH/σh)对裂缝扩展的影响。模拟结果表明:人工预制裂缝对裂缝的扩展起到导向作用,裂纹首先在预制裂缝的尖端产生并延伸;预制裂缝扩展方向的转向角随着围压比的减小而减小,最大主应力与最小主应力接近时,预制裂缝对裂缝扩展的导向作用最明显,预制裂缝扩展方向的转向角随着预制裂缝与最大主应力夹角的增大先增大后减小,预制裂缝的长度在20 mm以内对裂缝扩展方向的转向角影响较小;破裂压力随着围压比的增大而减小,随着预制裂缝与最大主应力夹角α的增大而增大,在α为0°~45°时增加缓慢,α大于45°时急剧增加,破裂压力随着预制裂缝长度的增加而减小。

岩石剪切破裂过程中裂纹扩展的声发射特征研究

声发射技术可以用来实时监测岩石内部的裂纹扩展活动。裂纹扩展过程中所产生的应力波被声发射探头捕捉到之后,会产生具有不同特征的声发射信号。研究了直角剪切试验过程中不同种类岩石的声发射信号特征,得到结论:岩石破裂过程中声发射信号的累计能量与岩石破裂所需能量呈正相关性,可以用声发射累计能量来衡量岩石的破裂能量大小;可以用声发射信号的频率和持续时间来划分声发射信号,不同类型的声发射信号对应不同级别的裂纹扩展活动。

三轴高应力下花岗岩剪切声发射峰值频率特征

采用大型真三轴试验机对花岗岩进行双面剪切试验,试验结果表明:法向应力的改变会引起破坏形式的不同(稳态破坏与非稳态破坏),从而引起峰值频率特征的差异,侧向应力的改变对峰值频率特征无明显影响;剪切变形过程中的声发射峰值频率可分为平静期、起伏期和上升期;峰值频率能够预测岩石的破坏临界点,可以作为判断花岗岩剪切破坏的敏感指标,此外,峰值频率变化特征还可以反映出破坏过程中剪应力的变化情况。