某突出矿煤岩非Darcy流渗流稳定性实验研究

为了获得煤岩非Darcy流渗透特性,利用MTS-02型岩石力学试验系统采用全程位移控制对煤与瓦斯突出矿煤样进行了全应力应变过程数控瞬态渗透法试验。计算出煤样破坏过程中不同应变下非Darcy流渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数及渗流稳定性指数,并给出发生渗流失稳所需的压力梯度。研究表明:该突出矿煤样的渗流稳定性指数χ的负值较多出现在峰值应力后并且其发生渗流失稳所需的压力梯度较大。     

突出矿煤岩微孔隙特征及其渗透特性

从煤与瓦斯突出矿采集煤样,通过扫描电镜对其微结构和孔隙裂隙特征进行了观测。利用MTS815.02型岩石力学实验系统进行了3块标准煤样全应力应变过程的电液伺服试验,给出了主应力差、煤样渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数与轴向应变关系曲线。研究表明:该突出矿煤样结构不均一,以粒状、网状、片状结构为主,也可见到鳞片状和压扭性结构;在煤样破坏过程中,由于围压的作用,全应力应变过程中煤样的渗透率随着应变的增大而发生变化,但其变化不很显著;非Darcy流β因子和加速度系数趋势相同,非Darcy流β因子均为负值。     

利用瞬态法提取岩样非Darcy流渗透特性

建立了一种测定岩样非Darcy流渗透特性试验系统的动力学模型.基于岩样两端孔隙压差的时间序列,利用差分计算或曲线拟合得到渗流速度及其变化率的时间序列.通过线性回归,得到岩样的Forchheimer非Darcy流渗透特性,即渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数.试验结果表明,无论岩样处于峰前还是峰后应力状态,岩样中的渗流都不服从Darcy定律;当非Darcy流β因子为正时,非Darcy流的渗透率κ小于Darcy流的渗透率κD;渗透率(κ和κD)、非Darcy流β因子和加速度系数可近似表示为应变的幂指数函数;三种渗透特性中的每两种整体上存在幂指数关系;在加载的初始阶段,由于孔隙和微裂隙的压缩和闭合,渗透率随应变减小,而非Darcy流β因子和加速度系数随应变增大;随后,由于裂隙的扩展,岩样的渗透率迅速增大,而非Darcy流β因子和加速度系数迅速减小,并在峰值应力附近达各自的极值;由于围压的作用,峰后应力状态下岩样的渗透特性随应变的变化缓慢.图3,参18.     

阶段性循环载荷对突出煤样渗透特性的影响

利用自行研制的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流系统”,进行固定瓦斯压力及不同围压和循环载荷情况下突出煤煤样变形渗透特性试验研究。结果表明：加载路径对煤样的力学特性影响显著,循环载荷试验和全应力应变曲线总体趋势相同,循环荷载作用下煤样的峰值应力比全应力应变的低;煤样在周期性循环荷载作用下的卸载应力应变曲线与加载应力应变曲线不相重合,形成封闭的滞回环。渗透率与煤样的损伤变形进程密切相关,在循环荷载下,渗透率在卸载过程中逐渐增大,加载过程中逐渐减小;卸载时渗透率应变曲线和加载时渗透率应变曲线会围成封闭环,与煤样的轴向应力应变封闭滞回环相对应,其所围面积随着围压和应力水平增加而减小。     

围压对峰后岩石非Darcy流渗透特性影响的试验研究

研究围压对峰后岩石非Darcy流渗透特性的影响对峰后岩石非Darcy渗流系统的失稳具有十分重要的意义.本文基于岩石渗透试验装置与MTS815.02岩石力学伺服试验系统,研究给出了峰后砂泥岩、灰岩、砂岩在不同围压下的非Darcy流渗透特性.以上试验研究表明,峰后岩石非Darcy流渗透率随着围压的增大而下降,其关系可近似用指数函数拟合;而峰后岩石非Darcy流β因子的绝对值随围压的增大呈增大趋势,其关系可近似用对数函数拟合.     

时变渗透特性的底板中水渗流过程分析

为了研究变渗透特性围岩中水渗流的稳定性,建立了一种渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数按时间的反正切函数变化的渗流系统动力学模型.利用数值方法讨论了渗流速度的演化规律,论述了突水是否渗流失稳的表现.研究表明:由于非Darcy流β因子恒为正值,渗流系统总是稳定的;当渗透特性随时间变化时,渗流速度从一稳定值平滑地过渡到一新的稳定值,新的稳定值与原稳定值之比可以增大到几万至几百万倍,但是总是有限的;突水是岩层结构破裂引起的渗流速度快速或急剧变化,但渗流速度不可能无止境地增大,即渗流不可能失稳.用渗流失稳解释突水是不合理的.     

含瓦斯煤的有效体积应力与渗透率关系

在现有有效应力计算公式基础上,考虑多孔介质在三轴压缩状态下产生损伤的影响,修正了有效应力计算公式,并通过试验验证了该公式可以较好的描述含瓦斯煤在三轴压缩下的全应力-应变过程。三轴压缩下渗流试验表明:含瓦斯煤样在峰值点前的有效体积应力和渗透率为负指数关系;在峰值点后,有效体积应力和渗透率仍然存在指数关系,但系数发生了变化,和峰值点前不同。含瓦斯煤样的渗透率同有效体积应力呈反方向变化,即在有效体积应力增大时,渗透率减小,反之亦然。     

煤层原始含水率对煤与瓦斯突出危险程度的影响

运用自主研发的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置”,进行了恒定瓦斯压力和围压条件下,不同原始含水率含瓦斯煤样全应力应变瓦斯渗流试验,结合现场实测煤层注水前后瓦斯涌出量的变化规律。研究结果表明：随着煤样原始含水率的增加,煤样的三轴抗压强度减小,弹性模量减小,三轴抗压强度处轴向应变增大、横向应变和体积应变的绝对值增大;在全应力应变整个过程中,煤样的甲烷有效渗透率都减小。从煤的力学特性和瓦斯在煤层中流动两个方面分析了煤层注水的防突作用。煤层原始含水率越高,发生煤与瓦斯突出的危险性越小。可将煤层的原始含水率作为判断煤与瓦斯突出危险程度的一个重要指标。     

温度对采动作用下含瓦斯原煤力学和变形的影响

以原煤为研究对象,利用"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",开展温度对采动作用下含瓦斯煤力学特性的影响研究.研究表明:1)在相同初始围压、气压和温度下,与恒定围压相比,卸围压煤样屈服段缩短,峰值应力和对应的轴向应变降低,横向应变速率增大,侧向膨胀系数和变形模量的演化进程加速;2)在相同初始围压和气压下,随温度升高,卸围压煤样强度降低,峰值应力处各应变均减小,侧向膨胀系数和变形模量均增大;3)高温环境下,煤岩发生失稳破坏和瓦斯突出的危险性变大,对采煤工作面巷道支护和瓦斯突出防治提出了更高的要求.     

低透气性原煤瓦斯渗流各向异性试验研究

为研究低透气性煤层中瓦斯渗流的各向异性,以同一煤岩平行层理方向和垂直层理方向制取煤样,利用自主研制的试验装置进行含瓦斯煤三轴伺服渗流试验。结果发现平行层理煤样的渗透率远大于垂直层理煤样。在峰值破坏前,平行层理煤样随着轴压增加,渗透率在应力屈服点达到最小值,垂直层理煤样在弹性阶段初始时达到最小值;峰值破坏后,两个方向煤样的渗透率均呈非线性增长。     

马兰矿选煤厂原煤配煤分析

针对马兰矿选煤厂多煤种入洗、多产品规格的生产现状，根据3种原煤的浮沉实验资料，经过试算分析，按照等基元灰分入选、精煤产率最高的原则，确定了合理利用煤炭资源、最大限度提高产率的一套完整的配煤入洗方案。     

高硫煤的电化学净化对煤质的影响

研究了煤在酸性或碱性条件下电化学净化对煤质的影响。结果表明,在适当的电解条件下电化学脱硫对煤质影响不大,但若提高有机硫的脱硫率,则对煤质影响明显。将处理过的煤用四氢呋喃（THF）萃取,并将THF可溶部分进一步用环烷萃取,完全宿煤THF可溶物和环乙烷不溶物含量高于原煤。     

煤中矿物质在煤气化反应中的作用

本文用热重分析法研究了各种煤焦在水蒸汽或Ｈ２Ｏ／Ｈ２混合气氛中的气化反应 性及动力学参数，并对煤焦中矿物质组成进行了分析。结果表明：褐煤焦反应性明显 大于烟煤焦或无烟煤焦的反应性，而脱除矿物质后煤焦反应性随煤化度提高呈平缓的 线性下降。矿物质的脱除，对于褐煤焦表观活化能提高，而对于无烟煤焦表观活化能 降低。同时发现：矿物质中Ｃａ组分是起催化作用的主要组分，尤其对褐煤焦，Ｆｅ组 分只在 Ｈ２Ｏ／Ｈ２混合气氛中气化才表现出较强的催化作用；而Ａｌ组分则起负作用。     

浅论洁净煤技术在煤矿的利用

简要介绍了洁净煤技术的发展情况，针对阳泉荫营口煤矿生产对环境的影响，分析了洁净煤技术利用的可行性，并提出了几点具体措施。     

洗煤厂煤质管理信息系统的开发

介绍了基于C/S模式的洗煤厂煤质管理信息系统的开发。在系统分析的基础上,提出了系统的网络结构与功能结构,并就系统实现中的安全管理机制、数据报表设计、与LED显示屏播放系统的集成等关键技术,进行了详细介绍。该系统的开发与应用,对于加强企业生产控制,提高产品质量具有重要的意义。     

兴泰煤矿二1煤层坚硬顶煤预裂爆破技术

 急倾斜坚硬厚煤层的开采方法是采矿技术所面临的难题之一。由于急倾斜坚硬厚煤层矿山压力显现不清楚,煤层顶板管理复杂,顶板事故多,回采率低等诸多因素的存在,使得矿井生产能力的提升及经济效益的提高受到束缚。兴泰煤矿二₁煤层具有煤质坚硬、倾角大、瓦斯高、煤层厚等显著特点。因此,提高坚硬顶煤的冒放性是兴泰煤矿放顶煤开采所面临的主要技术难题。本文在对坚硬顶煤破碎特点分析的基础上,结合兴泰煤矿二₁煤层工程地质条件,提出了提高二₁煤层坚硬顶煤冒放性的主要技术措施及三种预裂爆破方案。通过现场试验,成功的解决了二₁煤层坚硬顶煤难以放出的问题,取得了预期的效果。实现了急倾斜坚硬厚煤层放顶煤开采技术的突破,对中国急倾斜坚硬厚煤层的开采具有指导意义。     

冲击式采煤煤体冲击劈裂厚度的确定

根据动力学及断裂力学的有关理论,对煤体断裂准则及裂纹扩展速度进行了研究,确定了合理的冲劈厚度。     

山西忻州麻地沟煤业有限公司可采煤层的煤类探讨

通过对麻地沟矿可采煤层的煤类探讨,得出结论:该矿可采煤层是13号煤层,其浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)38.15%~43.02%,平均为39.73%;黏结指数(GR·1)6.87~27.65,平均为14.67;胶质层厚度(Y值)0~8.08 mm,平均为4.13 mm。由上述各煤层分类的各项指标,确定该井田13号煤为长焰煤(CY42)。     

煤质特征在煤层对比中的应用

煤层对比是煤炭勘查的基础工作内容,可靠的煤层对比是评价煤炭资源的先决条件。煤中硫含量及其变化反映了成煤环境自身特征,煤层对比过程中,通过硫分特征研究,可以有效解决对比的多解性,提高煤层对比可靠程度。本文以贵州省织金县MJT煤矿为例,说明在多煤层地区,通过对煤层原煤硫分变化,校正煤层对比结果,提高煤层对比可靠程度的方法。     

冲击式采煤破煤机理的研究

看重分析了长壁采煤工作面煤壁应力特点和冲击劈裂式采煤的相互作用关系，提出了冲击破煤的作业方式，在煤矿生产现场工业性试验的基础上的确定了冲击式采煤的工艺参数，发现了冲击式采煤的关键问题，为研制和改进冲击式采煤机提供了理论依据。