脉动孔隙水压下三轴加压对煤岩损伤变形的影响

为研究脉动孔隙水压作用下低透性松软煤岩在不同三轴加压条件下的损伤变形规律,采用RLW-2000M煤岩流变仪进行了不同轴压和围压系列下的试验研究。结果表明:煤岩破坏的应变曲线具有先疏后密再疏的变化规律,且累积应变和残余应变随着围压的增加而减小,而随着轴压的增加而增大;平均单次耗散能随着围压的增加而减小,随着轴压的增加而增加,其关系符合指数函数变化特征;采用累积耗散能计算了煤岩破坏过程中的损伤变化特征,并采用Logistic方程逆函数对其进行了拟合分析,得到了煤岩损伤演化模型,为预测煤岩破坏周期提供了依据。研究结果为具有不同地应力条件下的低透气性松软煤层施工脉动水力压裂提供了一定的理论依据。

水力冲孔影响范围数值模拟研究与应用

针对某矿为了解决"三软"低透气性突出煤层抽采困难,采用水力冲孔卸压增透强化抽采措施时遇到的影响范围难以确定的问题,通过分析水力冲孔作用机理,运用瓦斯流动理论与方法建立钻孔周围流固耦合模型;利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对水力冲孔的卸压增透范围进行模拟,采用现场试验的方法对数值模拟结果进行考察,验证了数值模拟的正确性。

煤巷掘进中围岩应力演化规律及防突钻孔优化

为防止煤巷掘进过程中发生煤与瓦斯突出事故,保证煤巷掘进安全,采用局部超前钻孔法对煤体高应力集中区进行卸压增透,并利用数值模拟分析通顺煤矿煤巷掘进中巷道工作面和巷道两帮应力分布的状态及煤岩破碎的范围,优化设计局部超前防突钻孔工作面深度及巷道上、下帮钻孔控制范围,并对现场应用效果进行检验。结果 表明：巷道工作面应力集中区为2~9 m,破碎范围为0~2 m;巷道上帮高应力集中区为4~5 m,破碎范围为0~3 m;巷道下帮高应力集中区为3~4 m,破碎范围为0~2 m。优化后的超前钻孔能使煤与瓦斯突出预测敏感指标超限情况大幅减少,煤巷掘进速度提高1倍左右。

脉动孔隙水压下低透性松软煤岩损伤变形的实验分析

为了研究脉动水压作用下低透气性松软煤岩损伤变形特征,采用RLW-2000M微机控制煤岩流变仪对标准原煤样进行了不同上限水压实验。结果表明:在脉动水压作用下,煤样疲劳破坏应变曲线具有三阶段特征:压密耦合阶段应变曲线在初期循环加、卸载过程中将产生较大变形,不容易形成滞回环曲线;弹性耦合阶段应变曲线呈现出稳定的滞回环曲线进行变化;屈服变形阶段经历几次较大的变形以后,煤样将产生疲劳破坏。采用能量耗散的观点对弹性耦合阶段的变形状态进行了判定,判定结果表明该阶段煤体单元在脉动水压的每次循环作用下都将产生一定的塑形变形和损伤。最后基于Logistic方程建立了煤岩损伤破坏数学模型,并采用最小二乘法进行拟合分析确定了未知参数。

高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透数值模拟及应用

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采钻孔施工量大、效率低等问题,研究了水力压裂技术的破煤理论及高压水对煤层的卸压增透理论,提出水力压裂强化抽采瓦斯的措施,以岩土工程数值模拟软件FLAC3D对煤层进行水力压裂数值模拟,得到煤层水力压裂过程中裂纹扩展规律,确定了水力压裂现场试验的工艺参数、压裂装备及抽采系统,完成封孔及压裂试验。

突出预测敏感指标研究及其应用

采用模糊数学和多元统计分析理论建立了煤与瓦斯突出预测敏感指标数学模型,定量研究了突出预测敏感指标的敏感度,并对各个指标敏感性进行排序。确定了钻屑瓦斯解吸指标Δh2与钻屑量指标S为主要预测指标,钻孔瓦斯涌出初速度指标q为辅助预测指标。利用此方法在某矿煤巷掘进工作面进行了应用。实践证明,选择的预测指标对突出危险性较敏感,保证了煤巷掘进的顺利进行。

煤巷掘进工作面瓦斯预抽防突措施及效果研究

在分析穿层钻孔防突机理的基础上研究了运用煤层底板巷穿层网格钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域消突措施,设计优化了钻孔技术参数;采用间接法及自编软件通过现场测定的残余瓦斯含量反算了残余瓦斯压力,各项指标较抽采前均有较大的降低,降到了临界值以下。通过拟合曲线及现场测定计算了瓦斯抽采率,达到了抽采要求。煤巷掘进过程中未再出现动力现象,解决了采掘失衡的问题,保证了煤巷安全快速掘进。

脉动孔隙水压下煤岩损伤变形的能量观点分析

采用RLW-2000M微机控制煤岩流变仪进行三轴加压状态下脉动孔隙水压作用于煤岩的实验研究。研究结果表明:煤岩在脉动水压作用下的残余应变具有初期变形较大、后期变化较小且平稳的特征,其变化趋势符合负指数幂规律。基于热力学定律,采用能量观点将单个滞回曲线加、卸载过程中的4个阶段进行能量吸收与能量释放的划分,其变化规律分别为Uab逐渐减小、Ubc逐渐增加、Ucd变化不稳定和Ude逐渐减小。同时,单个滞回曲线总能量的变化是能量耗散的过程,具有初期变化较大、后期逐渐降低的趋势,与残余应变特征相对应。脉动水压上限越大,能量耗散越大,煤体内部损伤和塑性变形越大,强度丧失越多。从能量的角度解释了脉动水压作用下煤岩损伤变形的过程,为现场施工煤层脉动注水提供了一定的理论参考依据。

基于瓦斯地质理论的矿井瓦斯含量与涌出量预测

运用瓦斯地质理论与方法,通过对瓦斯赋存逐级控制特征与地质构造特点的分析,研究矿区矿井的瓦斯赋存特征和瓦斯地质规律,对其瓦斯涌出量和瓦斯含量做出了预测分析。

基于水力冲孔的瓦斯综合抽采技术研究

在基于水力冲孔卸压增透措施的基础上,提出了穿层钻孔瓦斯综合抽采技术,即水力冲孔结合卸压带瓦斯捅孔抽采与采空区瓦斯抽采。首先研究了综合抽采措施的理论基础;其次,结合某矿实际情况,现场进行了应用;最后考察了瓦斯抽采情况与消突效果。结果表明,该技术获得了较好的抽采效果,消除了突出危险性。相关研究为类似矿井的消突方案提供了参考。

新型瓦斯含量快速测定模型

针对瓦斯含量快速测定的问题,通过在实验室测定煤的特征参数,研究煤体的解吸特征;利用实测煤的前30 min的解吸量及解吸规律,通过理论推导及多元线性回归,研究和确定了煤样前120 min的可解吸瓦斯含量和煤解吸120 min后的残存量,由此建立煤层瓦斯含量快速测定的模型,并对新模型进行验证,准确率达到85%以上,若制造出相关电子设备,此种方法能在40 min内给出结果,从而实现了在瓦斯带内煤层瓦斯含量的快速测定。

保护层开采对下覆岩层破坏影响数值模拟研究

在众多瓦斯治理措施中,开采保护层具有重要的地位,是一种具有较好效果的区域性瓦斯治理技术。为进一步研究上保护层开采时下部被保护煤层与保护层之间的岩层破坏规律,文章首先分析某矿保护层工作面下覆岩层所具有的物理力学参数和地质特征,得出地质特征规律;采用FLAC3D数值模拟软件建立研究区域数值数值模型,模拟上保护层开采过程中下覆岩层应力场及变形场的变化特性。模拟结果表明,下覆岩层随着保护层工作面的推进出现剪切破坏与拉伸破坏,并最终趋于稳定;被保护煤层区域开始卸压,产生了大量裂隙贯通至保护层,瓦斯通过裂隙进行运移,从而导致煤层透气性增加。最终验证了保护层开采对被保护层卸压增透效果显著,为该矿保护层开采提供了参考。

“双创”教育经验对专业学位研究生创新实践能力培养的启示

研究生教育中的创新和创业能力培养是提升研究生创新精神和实践能力的重要手段,是支撑创新型国家战略的高等教育改革新方向。在本科“双创”教育已经取得一定的实效和亟须加强专业学位研究生创新实践能力教育的大环境下,分析本科“双创”教育的特点和优势,探讨专业学位研究生创新实践能力的培养路径,以促进专业学位研究生创新实践能力的培养。

基于能量原理的水力压裂煤体临界水压的确定

针对采用经典弹塑性力学求解的水力压裂煤体临界水压与现场实际存在较大差别的问题,根据热力学定律,基于能量原理对煤体破裂临界水压进行了研究。首先,采用能量释放的观点建立了煤体破坏准则,结合煤层钻孔注水过程中的力学分析,对不同起裂位置处临界水压的计算公式进行了讨论。其次,以平岗煤矿为实例采用能量原理和经典弹塑性力学分别计算了煤体破裂临界水压。最后,经现场试验结果表明:采用能量原理计算结果更加符合现场实际,而经典弹塑性力学计算结果相对偏大。

注氮条件对采空区自燃“三带”的影响

研究了采空区注氮参数与"三带"分布情况的关系,并利用研发的火源定位软件分析了注氮条件对采空区自燃"三带"的影响。结果表明,合理的注氮位置基本上位于散热带和氧化带交界处,但一般情况下,建议将注氮位置设到氧化带内。当注氮达到稳定后,可以发现氧气分布出现回缩并整体前移的现象,尤其是在进风侧氧化带范围大大减少的情况下,注氮效果比较明显。