动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料性能试验研究

针对煤矿岩体裂隙与管道动水条件下凝结时间长、留存率低、堵水效果差的问题,通过室内试验,研究一种动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料及其在动水条件下的材料性能,确定了一种单液浆动水注浆材料,测试了动水注浆材料的凝结时间、流动度、强度和抗冲刷性能,并分析了动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料成本。研究结果表明:动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆新型材料主要由硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉、可分散性乳胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、钠基膨润土、醚类聚羧酸高性能减水剂、白木质素纤维和柠檬酸组成;环境温度为20℃时,初凝时间为40~75 min,通过调节柠檬酸的掺量或增大搅拌时间可延长注浆材料的初凝时间;注浆材料流动度保持在20±3 cm的时间段为10~40 min,失去流动度的时间为15~50 min;水流流速为1.2 m/s时,动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆材料抗冲刷留存率在85%以上,流速为0.6 m/s时,抗冲刷留存率在90%以上,流速为0.2 m/s时,抗冲刷留存率在95%以上;水胶比0.5∶1的注浆材料1d强度达到7.1 MPa;动水条件下煤矿岩体裂隙与管道注浆材料具有良好的抗动水冲刷性能和低廉的价格,并可根据不同工况调整初凝时间和失去流动度时间,满足煤矿岩体裂隙与管道长距离单液浆注浆堵水需求。

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。

拟稳态扩散的煤层气井动态模型及应用

扩散对煤层气井生产动态具有非常重要的作用,为现场人员能够快速有效地对煤层气井生产动态进行预测,需要建立解析形式的动态模型。以拟稳态扩散和体积物质平衡方程为基础,建立气体扩散量与含水饱和度的关系,结合拟稳态产能方程,得到考虑煤层气体拟稳态扩散的动态预测模型。模型对煤层气井生产中后期具有较好的拟合度,通过计算,认为扩散作用在整个开发过程中对煤层气产量均有影响。扩散作用能提高煤层气峰值产量,特别是对煤层气后期产量有很重要的稳定作用。扩散系数越大,煤层气峰值越高,后期产气量越高,且稳产时间更长;扩散对累积产水影响较小;煤层气开发后期,扩散作用越强烈,储层压力下降越平缓,煤层气稳产时间越长。

用于模拟煤体爆破的相似材料实验研究

为在实验室利用模型材料代替真实煤体进行模拟煤体爆破,基于相似理论,采用测试模型材料物理特性、静力学特性和动力学特性等相结合的方法,对用于模拟煤体爆破的相似材料进行实验研究,得出了用于模拟煤体爆破的相似材料组成为水泥+石膏+粉煤+沙子+云母碎+水和相应配比为15∶2∶70.5∶3∶0.5∶9,相似比为1,该组成和配比制作的相似材料物理特性、静力学和动力学等参数与真实煤体基本一致,可以代替真实煤体进行爆破实验。研究成果为在实验室利用模型材料代替真实煤体实现对深孔控制爆破技术等相关爆破实验研究提供材料基础。

物质平衡法对定容煤层气藏生产动态的预测

由于煤层气藏特殊的赋存及渗流方式,使其有别于常规气藏,而煤层气藏开采初期的多相渗流问题使其产能预测更为复杂。在定容煤层气藏物质平衡法基础上,利用历史生产数据完成线性拟合,并用拟合得到的参数对未来生产动态进行预测。通过将模型预测的平均地层压力、平均含水饱和度及产气、产水量随时间变化与CMG数值模拟结果进行对比分析,结果显示,本文方法预测结果较为准确可靠,尤其是在煤层气峰值产量之后。

煤炭可选性评定方法探讨

针对现行标准《煤炭可选性评定方法》在实际应用过程中的问题进行了分析和探讨。在不同分选精度下,计算分析了某一分选密度所对应的错配物料密度范围,提出了以扣除分选密度±0.35g/cm^3以外物料为基准计算δ±0.1含量的动态修正方法,实现了满足不同煤质特征的可选性评定,克服了现行评定方法对部分煤质的"失真"问题。建议对现行评定方法进行优化,使其对各种原煤可选性评定具有普适性。

考虑煤自调节效应的煤层气藏物质平衡方程

在研究煤层气藏的物质平衡时,必须考虑裂缝孔隙度的动态变化问题。在考虑自调节效应(即气体吸附到基质表面时,基质膨胀;气体从基质表面解吸时,基质收缩)对孔隙度变化影响的前提下,推导了煤层气藏的物质平衡方程,并通过实例分析发现,若忽略或忽视自调节效应,则运用物质平衡法预测的煤层气地质储量将比真实值偏小。

煤矿物资动态库存控制策略研究

随着社会经济的发展，如今的市场竞争已经不是单个企业之间的竞争，而是供应链之间的竞争。而库存成本又是供应链成本的重要组成部分，因此降低库存已成为企业提高竞争力的重要方面。对于煤矿企业来说，由于受其生产特点的约束，所以企业一般都是持有高库存来满足日常生产需要。论文提出一种适用于煤矿物资的动态订货及库存控制的模型并应用于郑州煤电公司实例，结果显示可以使库存降低50％～70％左右，大幅节约成本。

高温陶瓷过滤器正向流动与过滤过程的数值计算

利用FLUENT计算流体力学软件,对高温陶瓷过滤器正向流动与过滤过程进行了数值计算,得到了切向进气和径向进气时高温陶瓷过滤器内的流场分布.结果表明:对于包含突变截面和多孔介质两类通道的复杂流动系统,合理地选择计算区域和分配网格后,应用FLUENT计算流体力学软件可以得到满意的计算结果;陶瓷过滤器的流动损失主要发生在陶瓷过滤管的多孔陶瓷介质内;当气体径向进入工作段时,对陶瓷管的冲击较大;当气体切向进入时,在工作段壁面附近的速度较大,对陶瓷管的冲击较小;切向进气时高温陶瓷过滤器的进出口压降小于径向进气时.从保护陶瓷管和减小压降两方面考虑,切向进气方式的高高温陶瓷过滤器优于径向进气方式的高温陶瓷过滤器.研究结果为选择高温陶瓷过滤器的进气方式提供了理论依据.

晋华宫矿多煤层开采围岩运动规律模拟与试验研究

针对晋华宫煤矿多煤层开采围岩受开采扰动影响较大的问题,确定开采过程中围岩运动变形规律是研究受采动影响围岩破坏机理的前提。采用相似材料模拟方法,分析了多煤层开采覆岩变形、破坏及垮落状况和围岩应力分布规律;通过数值模拟对多煤层开采产生的复杂应力场、位移场和煤层间相互影响规律进行了系统研究。研究结果表明:晋华宫煤矿多煤层开采过程中11~#煤层8714工作面前方5 m处支承压力最大达到14.2 MPa,应力集中系数1.6;其邻近的2714巷道支承压力最大为12.8 MPa,应力集中系数1.5,影响范围15 m。分析得出,11~#煤层8716工作面两巷受到上煤层8714工作面采动、本煤层侧向支承压力与超前支承压力的共同影响,最终使5716巷道处于动态高应力状态,围岩发生持续失稳破坏。

BGL炉煤气化过程建模和模拟

建立了BGL气化炉的三维非稳态煤气化模型,模型考虑煤炭颗粒的收缩过程,应用收缩核模型集成煤热解模型、气相湍流模型、气固流动模型、气固异相反应模型、气相均相反应模型、能量守恒方程以及相间传热模型等。该模型充分考虑了气化炉内部三维空间的温度和组成分布,通过煤热解段模型化学计量参数优化,得到CO/H2摩尔比在1.59左右,符合BGL炉热解段运行机制;然后对BGL炉气化段过程进行三维非稳态模拟,模拟出口气组成(CO,H2,CO2,CH4,H2O,O2)与文献结果对比,误差均小于4%。证明了BGL模型的准确性。基于该模型,本文对煤气化过程的主要参数进行影响分析。分析结果表明:煤气化效率随汽氧比的增加而提高,当汽氧比确定在1~1.3之间可以满足工艺要求及生产的需要,适合本文研究所用褐煤的特点;氧煤比增加会降低煤气化效率,但合成气中有效气的含量呈现出先增大后减小的趋势,当氧煤比在0.17左右时有效气含量达到峰值;随着煤粒直径的增加,BGL炉内的温度呈降低趋势,最高温度从2536.77 K降到了2047.81 K;同时,煤粒直径增加会减小CO、H2和CH4的生成量,并增大CO2的生成量。

考虑煤层气扩散作用的物质平衡模型

对煤层气的开发首先通过排水降压使其从基质孔隙中解吸出来,然后在割理中渗流至井筒产出。针对煤层气的开发特点,重点考虑煤层气扩散作用在其开发过程中起到的重要作用,综合煤层割理压缩效应和基质收缩效应的影响,建立基于体积平衡方程的煤层气物质平衡模型的数学方程式,确定煤层压力与时间的关系函数,进而通过编程求解,得到煤层气产量随时间的变化规律,据此进行煤层气开发动态预测。以延长油气区生产井为实例进行计算,结果表明,煤层气扩散作用越强烈,对应的产气量峰值越大且峰值出现的时间越早,煤层气扩散作用对煤层气开发后期产气量的稳定具有很重要的作用。

某矿物资库存控制的SD模型及其研究

本文应用系统动力学０的原理和方法分析了物资库存控制系统。建立了物资库存控制的ＳＤ模型，同时进行了实例的模拟研究工作。

基于散煤性质的配仓刮板输送机溜槽设计

配仓刮板机又称铸石槽,其作为煤炭洗选的主要输送设备,是影响洗选效率的重要因素之一,传统的配仓刮板输送机设计思路主要按照粗略的经验进行,没有完善的计算思路。依据配仓刮板输送机主要运输物料—散煤的性质作为分析基础,结合散体物料的动力学特性,提出配仓刮板输送机溜槽设计的新思路。

煤矸石保温材料烧结过程动力学研究

煤矸石保温材料的烧结过程是其制备工艺的关键。本文通过对其烧结模型的假设，导出了描述烧结过程扩散传质的传递动力学方程，并分析了影响烧结过程的几个主要因素。图３，表１，参５。

上给式称重给煤机的系统构成和工作原理

目前,现有的称重给煤机的称重结构多采用单托辊或多托辊形式,其计量精度易受皮带张力、皮带刚度等影响,无法保证称重精度。现场称重给煤机受使用条件的限制,很难采用物料校准方式进行校准,一般均采用悬挂砝码校准、链码校准、电子校准等模拟方式进行校准,而这种模拟校准方式效果不理想,称重结果仍与实际称重存在较大误差。另外,称重给煤机在运行过程中机械特性的变化带来了皮带效应的影响,不能及时校准补偿,从而导致称重给煤机的计量精度低、长期稳定性不好。要想使称重给煤机的精度高、稳定性好,只有通过物料进行实物校准,并对不同流量下的系统计量线性误差进行修正,才能使称重给煤机达到较高的精度,为了不影响给煤机正常运行,实物校准必须实时在线完成。为了解决了称重给煤机多年来无法进行在线实物校准的难题,基于动静码物料校准技术的上给式称重给煤机应运而生。

基于动态加载方式的煤与瓦斯突出试验

针对煤与瓦斯突出的特征,分析了膨胀剂作为加载方式的试验方法。以浆体形式装入受限空间内的膨胀剂发生水化反应后体积膨胀,对周围介质可以产生50 MPa以上的压力,其压力增加过程具有瞬间突变的动力特征。煤与瓦斯突出是煤层中储存的弹性应变能在应力条件改变时的突然释放。试验将膨胀剂置于煤体中,依靠膨胀剂加载的动力特征再现了煤与瓦斯突出的物理过程。结果表明,受限空间膨胀剂内部加载的试验方法可以真实地营造煤体的受力状态和煤体突出的边界条件,是研究煤与瓦斯突出问题较为理想的新的试验方法。

基于计算机系统的霍普金森压杆测试装置的应用

为了揭示煤岩体动态力学性能,基于一维应力波理论,结合计算机技术、信号采集及滤波技术、新型传感器技术,研制了霍普金森压杆实验设备。霍普金森压杆实验设备主要包括4部分,电磁阀控制的动力系统,由子弹、输入杆、输出杆和吸收杆等组成的压杆系统,由子弹速度测试系统、输出杆和输入杆应变采集系统及数据处理分析等组成的测量记录系统,SHPB处理软件。利用该实验设备对煤试样的动态力学特性进行了测试,测试结果良好。