致密砂岩储层压裂裂缝形态影响因素研究

为探究致密砂岩储层水力压裂裂缝形态的影响因素,使用多功能真三轴流固耦合试验系统与数值模拟方法,对水平应力差异系数、压裂液黏度以及排量对压裂裂缝扩展的影响进行了研究。结果表明:真三轴压裂在较低地应力差异系数条件下有更高形成复杂裂缝的可能性,而应力差异系数较高时更易形成较深的单一主缝,采用较高的压裂液黏度容易形成单裂缝,但受到的阻力会阻碍裂缝延伸;应选择较低黏度压裂液以形成扩展更深和形态更复杂的缝网;压裂液排量越大,裂缝形态越复杂;由于致密砂岩储层天然裂缝不发育,岩石呈弱脆性等原因,压裂改造试验效果有限。

某金矿矿岩尺寸效应性质试验研究及应用

为指导某金矿留设安全矿柱,采用理论分析和室内试验的方法深入研究了矿岩尺寸效应规律。对不同高径比和不同体积(高径比相同)的矿岩试件进行了单轴压缩试验,分析了岩石单轴抗压强度、裂纹分形维数及声发射信号与岩石试件尺寸间的关系。试验结果表明:随试件体积增加,矿岩单轴抗压强度呈减小的趋势,下降规律与Weibull分布统计模型吻合度较高;采用图像二值化方法得到了破坏后试件表面裂纹分形维数与强度关系;声发射事件数与试件高径比和放大系数呈明显的线性关系,大试件声发射信号表现为强度高、分布分散的特点,小试件声发射信号强度小而分布集中。基于上述研究结果,改进了矿柱强度经验公式,改进后公式更加全面地考虑了矿柱形状效应和体积效应,并引入了破坏概率,更符合现场情况。

打通一煤矿破碎煤岩巷中锚杆支护优化及其应用

为解决煤岩巷道围岩力学性质差,受采动影响强烈,支护效果差、成本高等特点,以打通一矿W22602回风巷为工程背景,运用组合梁理论和悬吊理论对原有的锚杆支护参数进行优化设计;运用FLAC^(3D)数值模拟方法,研究了锚杆直径、长度、预应力、间排距等参数与巷道围岩塑性区、表面位移、应力分布的关系;揭示了煤岩巷道的变形规律,提高了锚杆支护围岩体的承载强度、抗压抗剪能力。理论与现场试验表明:大间距、高强度、高预应力锚杆支护对破碎围岩巷道支护可靠性高,且能够大幅度地降低工程成本;与原来的支护方案相比,巷道两帮移进量降低了63.7%,顶板下沉量减低44%,掘进速度提高了25%,平均每米的掘进成本降低了350元,可见优化后的支护方案能有效控制围岩变形,加快巷道掘进速度,降低巷道成本。

不同强度采伐5年后杉阔混交人工林土壤呼吸速率差异

【目的】比较不同采伐强度下闽北杉阔混交人工林土壤及其各组分的呼吸速率差异,揭示土壤总呼吸速率季节变化的主要影响因子,以期为区域森林采伐对土壤呼吸速率的影响研究提供科学依据。【方法】以闽北杉阔混交人工林为研究对象,2011年8月实施了不同蓄积量采伐强度(中度择伐34.6%、强度择伐48.6%、极强度择伐67.6%、皆伐)作业试验,并与未采伐对照;2016年7月—2017年7月运用Li-8100 A土壤碳通量自动测量系统,对土壤及其各组分的呼吸速率、土壤5 cm深处的温度和湿度开展了为期1年的定位观测。【结果】未采伐和各种强度择伐5年后,土壤总呼吸速率最大值都出现在7月份,最小值出现在1—3月份;皆伐5年后,土壤总呼吸速率最大值出现在6月份,最小值出现在11月份;各种强度采伐林地的矿质土壤呼吸速率与未采伐林地无显著差异( P >0.05);各种强度择伐林地的凋落物和根系呼吸速率都与未采伐林地无显著差异( P >0.05),而皆伐林地的凋落物和根系呼吸速率都显著低于未采伐林地( P <0.05),分别比未采伐林地(1.45和1.11 μmol ·m^-2 s^-1 )减少了0.93和0.53 μmol ·m^-2 s^-1;各种强度择伐林地的土壤总呼吸速率与未采伐林地无显著差异( P >0.05),而皆伐林地的土壤总呼吸速率显著低于未采伐林地( P <0.05),比未采伐林地(4.39 μmol ·m^-2 s^-1 )减少了1.64 μmol ·m^-2 s^-1;中度、强度和极强度择伐林地5 cm深处的土壤温度与未采伐林地没有显著差异( P >0.05),而皆伐使林地土壤温度显著升高( P <0.05),比未采伐林地(18.52 ℃)增加了4.7 ℃;中度、强度择伐林地的5 cm深处土壤湿度与未采伐没有显著差异( P >0.05),而极强度择伐和皆伐使林地土壤湿度显著降低( P <0.05),分别比未采伐林地(30.67%)减少了2.17%和3.98%;土壤总呼吸速率的土壤温度指数模型拟合效果最优,能解释未采伐和各种强度择伐林地土壤总呼吸变化的77.8%~83.3%以及皆伐林地土壤呼吸变化的35.5%;未采伐、中度、强度和极强度择伐林地土壤总呼吸的温度敏感性参数Q 10 为1.77~2.72,皆伐林地的 Q 10 为1.49。【结论】不同强度采伐5年后,各种强度择伐林地土壤及其各组分的呼吸速率与未采伐林地没有显著差异;皆伐使凋落物呼吸速率、根系呼吸速率和土壤总呼吸速率都显著降低;各种强度择伐没有改变土壤总呼吸速率的季节变化规律,但皆伐使土壤总呼吸速率最大和最小出现时间有所提前;研究区土壤温度是土壤总呼吸速率季节变化的主要影响因子。

考虑矿柱流变效应的采空区力学模型分析

采空区是地下采矿活动中所形成的空洞区。为预测采空区自稳时间,指导矿山安全生产,本研究以某钨矿2线0沿南采空区为工程背景,通过采空区影响因素敏感性分析,基于Burgers蠕变模型和弹性薄板模型,构建采空区三维蠕变力学模型,最后应用Flac^(3D)模拟软件,进行采空区自稳流变效应的对比分析。结果表明:根据构建的采空区三维蠕变力学模型,推导出了顶板下沉位移量随时间变化的表达式,计算得出该采空区自稳时间为120.22个月,与采用Flac;软件计算得出的118.06个月自稳时间相近,表明所建立的三维蠕变力学模型能够较好地应用于采空区自稳时间的预估。