不同边界约束对锚杆锚固段承载特征影响试验

为研究不同边界约束对锚杆锚固段承载特征的影响,在分析巷道围岩锚杆张拉预紧与协调变形时段承载状态的基础上,利用专用张拉试验台,开展不同边界约束锚固试件轴向加载试验。研究结果表明:①硬质围岩、环氧植筋胶粘结锚固体锚杆抗拔能力和锚杆-锚固剂界面剪应力较大;②不同边界约束锚固单元体锚固失效模式主要有4种:锚固剂破碎、以锚孔为中心出现辐射状裂纹、锚固基体崩解、锚固基体出现轴向贯通裂纹导致锚杆滑脱;③不同边界约束锚固试件锚杆轴力沿锚固长度均呈递减规律,有侧向约束锚固试件锚杆轴力递减速度大于无侧向约束试件;④不同边界约束条件下锚杆-锚固剂界面剪应力分布规律和峰值位置差别明显,锚杆在张拉预紧和锚杆-围岩协调变形的不同时段需采取不同锚固失效防范措施。

冷冻取心过程中煤心倒吸现象的探究

为了研究测定煤层瓦斯含量中冷冻取心技术出现的倒吸现象,通过自主研发的含瓦斯冷冻响应装置进行试验分析,开展了不同瓦斯压力(1、2、3、4 MPa)与不同变质程度(长焰煤、焦煤、贫瘦煤、无烟煤)条件下的冷冻取心过程中出现倒吸现象的试验。研究结果表明:在同等条件下,随着煤心瓦斯压力的增高其煤心倒吸量逐渐减少,煤心低瓦斯压力(1、2 MPa)的倒吸量远远大于高瓦斯压力(3、4 MPa)的倒吸量,倒吸速度随着煤心温度的降低呈现逐渐减小的趋势,倒吸持续时间随着瓦斯压力的增大而逐渐减小;变质程度对煤心倒吸的影响趋势一致,呈现出变质程度越高煤心出现倒吸现象的时间越长,且煤心倒吸量越大,倒吸持续时间也随着变质程度增高而变长,倒吸速度随着煤心温度降低而减小。

免封孔煤层瓦斯压力测定技术可行性研究

煤层瓦斯直接测压法对测试地点和封孔质量要求严格,导致测压成功率较低、测试成本高且周期长,而间接测压法在实验操作、技术要求等方面存在一定不足,因此提出了一种基于“状态复原”原理的免封孔煤层瓦斯压力测定技术。依托免封孔煤层瓦斯压力测定仪,模拟煤体赋存条件分别设定了0.10、0.31、0.53、0.74、1.00、1.50 MPa共6个吸附平衡压力;通过压力卸载和常压解吸模拟井下取样过程,然后进行常压定量补气、煤心体积复原和储层条件温度模拟,使测压试样在与储层环境同等条件下恢复稳定;最终,6个压力恢复值分别为0.09、0.30、0.50、0.73、1.01、1.61 MPa;与对应的初始吸附平衡压力误差分别为-10.00%、-3.23%、-5.66%、-1.35%、1.00%、7.33%,总体误差范围在-10.00%~7.33%,验证了免封孔煤层瓦斯压力测定技术的可行性。

冷冻取心测定煤层瓦斯含量的可靠性研究

为了考察冷冻取心技术在煤层瓦斯含量测定中的可靠性及优势,采用试验和理论分析相结合的方法,通过自主研发的含瓦斯煤冷冻取心模拟试验装置开展了系列取样深度(20、30、40、50 m)条件下的冷冻取心过程及常规取心过程的煤样瓦斯解吸试验,得到了常规取心和冷冻取心过程在各个条件下的瓦斯解吸参数(解吸量、解吸速度)随时间的变化数据,并对数据进行了深入分析。研究结果表明:在不同取样深度下,冷冻取心过程中煤心样瓦斯解吸量变化分为前期快速增加、短暂稳定、中期减少和后期稳定阶段;冷冻取心过程中煤心瓦斯解吸速度变化分为快速衰减和缓慢衰减阶段,最后趋向于0;不同取样深度下,冷冻取心比常规取心的解吸量降低了77%~88%。

取芯管取芯过程管壁温度变化特性试验

为给冷冻取芯过程中瓦斯解吸模拟试验提供依据,依托自主研制的取芯管管壁温度自动采集装置,研究不同取芯深度及煤体破坏类型下取芯过程管壁温度变化特性。结果表明:在原生结构煤中取芯时,取芯过程管壁温度变化主要分为3个阶段,即稳定不变阶段、快速上升阶段与缓慢下降阶段,分别对应进钻、取芯与退钻过程;在构造煤中取芯时,管壁温度变化可分为缓慢上升阶段、快速上升阶段与缓慢下降阶段,分别对应进钻、取芯与退钻过程。在构造煤中,取芯深度越大,取芯管管壁升温幅度越大,取样过程中管壁温度峰值越大,且在取芯过程中,取芯管管壁温度传感器B1,B2,B3存在温升滞后现象;同一取芯深度,煤体破碎程度越大,取芯管管壁升温幅度越小,取芯结束时取芯管管壁温度越低。