液氮冻融对不同含水率煤岩力学与渗流特性影响研究

为探究液氮冻融对不同含水率煤岩力学渗流特性的影响规律,采用非接触式数字图像技术测量流固耦合试验系统,进行不同含水率下冻融煤岩三轴加载及渗流实验研究.研究结果表明:(1)经液氮冻融2次处理的煤岩,在围压相同轴压加载试验中,随含水率增加,煤体细观损伤增强,轴向峰值应变、峰值强度和弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐增加.(2)液氮冻融下不同含水率的煤样在压密、弹性、屈服和破坏4阶段的轴向应变场中应变集中现象强烈,在压密、弹性和屈服阶段应变场存在负值,媒体产生膨胀变形.(3)液氮冻融引起的裂隙扩展增加了煤体的渗透性,含水率3%~6%煤样较含水率0%~3%渗透率增长1.31倍,含水率6%~9%煤样渗透率较3%~6%煤样增长1.43倍,含水率9%煤样渗透率可达9.37×10^(-12)cm^(2).本文研究结果可为深部低渗煤层瓦斯抽采效率提供理论指导.

液氮冻融-微波注热急速冷热冲击下饱水煤力学及渗流特征研究

为研究饱水、冻融与温度因素耦合作用下煤岩力学及渗流特征,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,采用非接触式数字图像处理技术开展液氮冻融与微波注热条件下煤岩三轴加载实验。研究结果表明:原始煤岩经液氮冻融、液氮饱水冻融、液氮饱水冻融不同温度处理后,煤岩抗压强度、弹性模量降低,泊松比升高,剪切应变值增大;原始煤岩在压密、弹性、屈服和破坏4阶段应力集中现象无明显变化,但经3种条件处理后,煤岩局部应力集中在破坏阶段出现明显扩增现象;相比于原始煤岩初始渗透率,经冻融处理后煤岩初始渗透率为1.44×10^(-3)μm^(2),增幅较小;经饱水冻融、饱水冻融后50℃、100℃温度处理,煤岩初始渗透率增幅较为明显;经饱水冻融后150℃温度处理后煤岩初始渗透率为7.40×10^(-3)μm^(2),增幅显著提高。研究结果可为深部低渗透煤层瓦斯增透提供指导,对提高井下瓦斯抽采效率具有参考意义。

液氮冻融含水煤体孔隙损伤规律实验研究

为研究液氮冻融作用下含水煤体孔隙损伤规律,利用蔡司显微镜、超声波测损、核磁共振等实验手段,测定了不同含水率煤体液氮冻融前后表面裂隙参数、纵波波速和孔隙T2图谱,分析了煤体裂隙分形特征、孔隙度演化以及孔径分布规律,最终通过孔-裂隙参数定义煤体表面和内部损伤因子,探讨了液氮冻融对含水煤体孔隙损伤的作用机理。结果表明:冻融后煤体表面特征裂隙面积增量、分形维数与含水率呈正比,含水率为5.96%时,相比干燥煤体两者分别提高了2.83,4.77倍;随着含水率的增加,煤体纵波波速不断减小,孔隙度增量显著增大;煤体内部微小孔、中大孔数量分别呈线性和指数级增长,液氮冻融作用促使煤体孔隙萌生、发育,微小孔转化为中大孔及部分孔裂隙相互连通形成裂隙网络。受到液氮冻融作用,煤体表面裂隙及内部孔隙损伤显著,损伤因子与含水率之间均呈正指数关系。煤体中水分的增加,强化了液氮冻结过程中水-冰相变产生的膨胀作用力,提高了煤体损伤及塑性变形程度。

液氮冻融对不同温度下煤岩损伤变形特性的影响

为探究冻融损伤对不同温度下煤岩变形特性的影响,对煤岩采取不同方案的加温、饱水及液氮冻融预处理后,开展煤岩细观损伤演化及力学特征试验。结果表明:通过超声波波速及端面损伤维数演化,加温温度越高,结构损伤越为严重;相同温度下,饱水液氮冻融煤样的损伤大于液氮冻融煤样和加温煤样,煤样波速与损伤程度呈正相关;对煤样进行围压卸载,破碎时的围压值随着煤样处理温度的升高而降低,围压卸载幅度越大煤样自身结构松散程度越为严重。因此,工程实践中可探索使用预热—注水—注液氮冻融的技术致裂煤体,实现煤层高效增透,提高瓦斯抽采效果。

超声-液氮冻融处理对灵芝孢子粉多糖提取的影响

利用苯酚-硫酸法对超声波-液氮冻融处理的灵芝孢子粉多糖含量进行了测试,结果表明采用液氮进行淬冷破壁具有效果好,操作简便等特点;增加冻结-解冻循环次数在一定程度上能提高多糖含量,循环次数以4次左右为宜;将超声波处理法和液氮处理法很好地结合起来,其内容物释放更高,效果更佳,此方法更具实用价值.

无烟煤和焦煤液氮冻融循环致裂效果对比试验

为了分析煤阶对液氮冻融循环煤体致裂效果的影响,对高煤阶无烟煤和中煤阶焦煤开展了液氮冻融循环试验,采用核磁共振设备测试饱水无烟煤和焦煤在经过3、6、9次液氮冻融循环后的T2图谱,分析了煤阶、冻融次数对液氮冻融循环致裂效果的影响。结果表明:冻融循环作用能够促进煤样内部孔隙结构发育,增加孔隙数目,增大煤样的渗透率,饱水无烟煤在经过3、6、9次冻融循环后,煤样的T2图谱面积平均增幅分别为35.20%、5.97%、4.20%,饱水焦煤的T2图谱面积平均增幅分别为44.72%、9.04%、6.75%,随着冻融次数的增加,饱水无烟煤和焦煤T2图谱面积增幅均有明显下降,冻融损伤作用对煤体孔隙的改造效果呈减小的趋势,在饱水状态下,冻融循环后焦煤的损伤要明显大于无烟煤。

大鼠延髓腹外侧A1/C1区儿茶酚胺能神经元的电镜观察——包埋前液氮冻融和Triton X-100组织处理方法的比较

目的:比较液氮冻融和Triton X-100不同方法对大鼠延髓腹外侧A1/C1区儿茶酚胺能神经元多巴胺β羟化酶(dopamine-β-hydroxylase,DβH)免疫反应(immunoreaetive,ir)标记的影响。方法:实验分组包括:液氮冻融1次组、液氮冻融2次组、0.03%Triton X-100组、0.05%Triton X-100组。应用包埋前纳米金-银加强免疫电镜技术,标记延髓腹外侧A1/C1区DβH-ir神经元。结果:光镜下可观察到DβH-ir产物分布于胞体和突起,清晰标记A1/C1区神经元。不同组间DβH-ir神经元数量明显不同:冻融组数量少,突起少且细短;Triton X-100组数量明显增多,突起浓密且长,其中以0.05%Triton X-100组最为明显,差异显著。电镜结果显示:DβH-ir金-银颗粒主要分布在神经元胞体、树突和轴突终末内,DβH-ir轴突终末与胞体或树突形成密切接触或非对称性突触。金颗粒标记的数量在Triton X-100组明显多于冻融组这与光镜观察结果相一致。结论:包埋前免疫电镜技术中应用少量Triton X-100处理,可取代液氮冻融,能更好地增加胞膜的通透性,提高抗体的组织渗透能力和特异性标记是一种较好的包埋前免疫电镜的处理方法。

液氮冻融对煤体孔隙演变和吸附行为的影响研究

为探究液氮冻融对煤体孔隙结构和吸附行为的影响,采用低温氮气和二氧化碳吸附法对冻融前后煤样孔隙结构进行表征,并开展了不同冻融次数下甲烷等温吸附实验。结果表明:冻融后煤样的滞后指数HI降低,孔隙系统的连通性得以改善,有利于煤中气体的运移;2~100 nm孔隙在冻融后均有不同程度的增加,一些孔隙演变为比自身孔径更小甚至小于2 nm的孔隙;冻融后微孔孔径分布发生了变化,微孔孔容和微孔吸附量增加;随着液氮处理次数增加,对甲烷最终吸附量的影响不断减弱,达到4次处理后,液氮处理对煤体最终吸附量的影响几乎达到饱和;煤样经不同次数的液氮处理后朗格缪尔参数V;和p;均增加,p;越大越有利于煤层气的开采。

液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性及裂隙演化教学实验设计

该文设计了液氮冻结煤岩实验装置,并进行了液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性实验,研究了液氮冻结时间和冻融次数对煤体力学强度及裂隙演化的影响规律,定量分析了液氮冷浸对煤体力学特征的影响。通过基于机理分析的实验教学拓展延伸,能够使学生从原理层面分析实验结果,学习宏微观结合的分析方法,加深对实验课程的理解,提高创新能力,开拓学术视野。

基于核磁共振技术和压汞法的液氮冻融煤体孔隙结构损伤演化规律试验研究

为了研究液氮冻融循环作用下煤体的孔隙结构损伤演化规律,采用图像分析法、核磁共振和压汞法对液氮冻融作用下煤样的表面裂隙扩展、孔隙度、束缚水体积、自由水体积、孔容、比表面积和孔径分布的演化规律进行研究。研究结果表明:(1)随着液氮冻融循环次数的增加,煤样的原生裂隙逐渐扩展、连通并产生次生裂隙,冻融次数达到一定程度后,各孤立的裂隙相互连接形成具有主裂隙和次生裂隙的裂隙网络;(2)液氮冻融能够促进煤体孔隙发育,煤样的微孔和小孔逐渐扩展、发育连通从而形成中孔和大孔,造成煤样的孔隙连通性增强,束缚水体积比例减小,自由水体积比例增大,总孔隙度、残余孔隙度和有效孔隙度增大;(3)液氮冻融后煤样的孔隙数量增多,孔径增大,在部分区域形成孔隙密集区并连接形成微裂隙;(4)液氮冻融后煤样的总孔容和比表面积增加,孔容的变化主要集中在中孔和大孔,煤样的微小孔逐渐向中孔和大孔转化,导致煤样中孔和大孔的比例上升。

不同预制温度煤岩冻融损伤及渗流特性研究

为探究温度对煤岩冻融损伤及渗流特性的影响规律,采用煤岩三轴伺服实验系统对煤样进行加温、加温液氮冻融、加温饱水液氮冻融3种预处理方法开展煤岩细观损伤演化及力学、渗流特征实验。研究结果表明:预热温度越高结构损伤越严重,同一温度下饱水液氮冻融煤样的损伤大于液氮冻融煤样和仅加温煤样,损伤程度与波速呈负相关,与端面损伤合维数呈正相关;不同预处理方法下,三轴抗压强度大的煤样,破坏前变形程度小;3种预处理方法都会导致煤样内部孔裂隙增多易破碎,形成裂隙网络,煤样增透效果为加温饱水液氮冻融大于仅加温和加温液氮冻融。因此,工程实践中可探索使用预热-注水-注液氮冻融的技术实现煤层高效增透,提高瓦斯抽采效果。

三轴应力影响下预热冻融煤岩变形特征研究

为了探究预热冻融煤岩在三轴应力下的变形特性,开展液氮冻融前后煤岩三轴卸载试验研究,采用具有图测功能的煤岩三轴伺服试验系统,对煤岩进行预热干燥和预热干燥后液氮冻融预处理,对煤岩损伤演化及力学特点进行研究。研究结果表明:煤岩扩容过程的4个阶段分别为压缩阶段、扩容开始阶段、扩容加速阶段、扩容破坏阶段;在不同初始围压卸载条件下,煤岩破坏按体积变化分为扩容性破坏和压缩性破坏,按破坏形式分为块状剪切型和不规则网状型;三轴应力影响下经过冻融的煤岩力学性质进一步发生改变,内部结构破坏明显,峰值抗压强度与内摩擦角均减小,应变程度增大,致裂效果明显,利于瓦斯抽采,并抑制煤岩扩容。研究结果可为液氮冻融技术在提高瓦斯抽采效率和解决煤岩扩容安全问题的上的应用提供理论基础。

水热耦合冻融条件下煤岩力学特性及细观损伤规律研究

为探究煤岩的力学性质及裂隙损伤情况,对标准煤岩试件进行高温、液氮冻融、饱水液氮冻融处理,采用非金属超声波探测仪、高倍显微镜对煤岩内外损伤进行测量记录,用微机伺服万能试验机对煤岩进行单轴试验。结果表明:在相同温度情况下,饱水液氮冻融的煤岩损伤程度高于液氮冻融煤岩,高于干燥煤岩,以50℃煤岩的基础性质为准,75℃煤岩、100℃煤岩、50℃冻融煤岩、50℃饱水冻融煤岩及100℃饱水冻融煤岩波速下降幅度分别为2.37%、11.85%、11.37%、17.54%、37.44%,强度下降分别为8.56%、22.86%、8.85%、42.60%、61.30%;煤岩端面损伤以50℃干燥煤岩为基准,损伤盒维数的增幅分别为8.49%、1.49%、5.75%、28.24%、35.41%,因此,对煤岩进行冻融及饱水冻融,非常有利于促进其裂隙发育,增强煤岩致裂,提高渗流性能及瓦斯抽采效率。

低温液氮作用下煤体瓦斯吸附特性试验研究

液氮致裂煤层增透技术具有良好的发展前景,而针对低温液氮作用下煤体瓦斯吸附特性研究目前尚不完善,大部分研究处于初步研究阶段;为了对液氮冻融作用及试验初始温度作用下的煤体瓦斯吸附特性变化规律及变化趋势进行研究,选取新疆硫磺沟煤矿煤样作为研究对象,利用PCTPro高压气体吸附仪对试验煤样在不同液氮冻融时间(0、30、60、90、120 min)及不同试验初始温度(30、40、50、60、70℃)条件下的吸附特性进行了研究,得出了不同液氮冻融时间及不同试验初始温度条件下煤体瓦斯吸附量、吸附增量及煤体瓦斯饱和吸附量的变化,并根据试验结果选取了3种吸附理论模型对试验结果进行拟合,分析拟合效果对吸附理论进行优选。归纳煤体在2个变量影响下吸附特性的变化。研究结果表明:煤体瓦斯吸附量随液氮冻融时间增加而逐渐增大、随试验初始温度增大而逐渐减小;煤体瓦斯饱和吸附量随液氮冻融时间增加呈上升趋势、随试验初始温度增加呈下降趋势。在2个变量条件下进行不同理论模型拟合,结果表明Langmuir理论模型拟合效果最好,其拟合度最高,误差范围小;2个变量影响条件下,Langmuir理论模型中吸附常数b无明显规律,其影响因素包含多种,而吸附常数a随液氮冻融时间增加逐渐增大、随试验初始温度增加逐渐减小。

液氮循环冻融作用下煤体渗透率演化规律及模型研究

为进一步研究液氮循环冻融煤体渗透率演化规律,采用核磁共振仪、电子万能试验机和煤岩芯渗透率自动测试系统,分析了不同液氮循环冻融次数前后煤体内部温度、孔隙分布、力学特性和渗透率的演化规律;基于立方定律和循环冻融煤体损伤本构关系,建立了液氮循环冻融煤体渗透率计算模型。结果表明:液氮冻结过程中,煤体内部温度变化分为0~9 min,9~30 min两个阶段,不同时间段内温度下降关系为ΔT_(阶段二)>ΔT_(阶段一),升温解冻时,煤体温度呈指数关系上升,升幅逐渐减小;液氮循环冻融作用下,煤体孔隙结构得到明显改善,微小孔隙数量增加,部分相互贯通扩展,逐渐转化为中大孔隙。随着冻融循环次数的增加,微小孔隙占比减小,中大孔隙占比显著增大;煤体孔隙度增量、孔隙度变化率呈正幂函数增加,渗透率增量、渗透率变化率呈正指数增加;煤体单轴抗压强度与弹性模量呈直线型降低,单轴抗压强度变化率、弹性模量变化率均呈负线性相关。所建立的液氮循环冻融煤体渗透率计算模型的计算结果与实验测试值绝对误差为0.006~0.016 mD,相对误差为1.61%~6.41%,计算模型在试验范围内的渗透率预测值与实际测量值基本一致。

一种改进的丝状真菌DNA提取方法

以丝状真菌雅致枝霉(Thamnidium elegans)和深黄伞形霉(Umbelopsis isabellina)为材料,使用优化的CTAB法提取基因组DNA。改进后的方法使用液氮冻融以及玻璃珠振荡的方法代替了传统的液氮研磨,所需菌体量少,而得到的基因组DNA比用传统的CTAB法得到的基因组DNA产率高、纯度好、且步骤简单,适用于一次微量提取多个样品的基因组DNA。这种方法得到的基因组DNA可用于大部分分子生物学基本实验如PCR和DNA的酶切等。

内蒙古典型草原细菌群落结构的PCR-DGGE检测

用液氮冻融法和蛋白珠法对内蒙古典型草原土壤基因组DNA进行提取,用PCR-DGGE对细菌群落结构进行分析,并对主要的条带进行测序。发现蛋白珠法比液氮冻融法更能反应出实际的微生物群落结构和组成。内蒙古典型草原土壤细菌主要有5个分支:放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria)的α、β及γ类群,拟杆纲门(Bacteriodetes),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)。与基因库中进行比较后发现有4个序列和已知的细菌种类相似达到了99%以上。

活性粉末混凝土的耐久性研究

对配制的活性粉末混凝土(RPC)进行了耐久性研究。得到RPC混凝土在热养护后14d内强度有倒缩现象,并存在着较大的化学收缩和干缩。RPC混凝土水胶比为0.21时,抗氯离子渗透能力要比高强度(HSC)混凝土水胶比为0.25时的大得多,RPC混凝土的抗化学侵蚀能力要比HSC混凝土大。RPC混凝土具有抗液氮冻融的能力。

PCR技术诊断隐孢子虫病方法的建立及其初步应用

本研究应用聚合酶链反应（PCR）建立了一种检测人及牛粪便中隐孢子虫卵囊 DNA 的方法.以蔗糖梯度离心法纯化鼠源 C.muris 卵囊;甘油漂浮-G3耐酸漏斗过滤法纯化牛源 C.muris、牛源 C.parvum 和鼠源C.parvum 卵囊.结果发现甘油漂浮-G3耐酸漏斗过滤法纯化隐孢子虫卵囊具有纯度高、回收率达96%、介质便宜及操作简便等优点.纯化卵囊经液氮冻融后按常规法提取 DNA 作为 PCR 模板.根据 GenBank 中C.muris 和 C.parvum 18SrRNA 基因序列,应用计算机辅助设计合成一对 PCR 引物（上游引物:5′-AAACCCAACTTTGCGGAAGG-3′,下游引物:5′-CCATGCTGGAGTATTCAAGGC-3′）.

丝状真菌产黄青霉DNA提取方法的改进

为探索提取产黄青霉基因组DNA的简便方法,采用起始菌体量0.2 g,10 g/L十六烷基三甲基溴化铵裂解液,通过液氮/65℃反复冻融对菌种破壁,代替了液氮研磨,且不需要玻璃珠,操作简便,重复性好,提取的DNA质量高,极大地方便了后续基因操作.