煤层注水时间与水分增值及影响范围

为研究东荣二矿七号工作面在18 MPa下煤层注水过程中注水时间、影响半径和水分增值之间的关系,根据现场测试结果,运用FEM算法反演计算得到数值模拟注水参数并建立了煤层注水数值模拟模型.运用回归分析法对数值模拟结果进行分析,得出注水时间与水分增值、影响半径的函数.研究结果表明:注水时间是一个以水分增值为二次项,以影响半径为一次项的函数,函数图像为倾斜的凹面,实现了通过煤层注水工程所需的水分增值和影响半径确定最佳注水时间的目的.     

东荣二矿煤层注水工艺优化及应用

为明确煤层注水过程中水分增值的变化规律,确定合理工艺参数,提高煤层注水效果,使用COMSOL4.3b2D开展煤层定压注水数值模拟,并使用SPSS软件对数值模拟结果进行逐步回归,建立了湿润范围关于注水压力、时间和水分增值的综合计算方程.研究结果表明:提高注水压力和时间能够扩大湿润范围,能使煤体的水分含量分布更加均匀;依据建立的综合结算方程和现场实际,并结合经验方法确定的综采工作面注水方案,实施之后粉尘浓度降低72%以上,吨煤瓦斯涌出量降低为原来的1/3左右,日均产量增加1倍左右.     

段王矿煤层注水可注性指标实验与预判

为提高段王煤矿井下的防尘效果,考察8+9~#和15~#两个主采层的煤层注水可行性.采用实地取样和实验测定方法,测定煤样的原有水分、孔隙率、吸水率和坚固性系数等4个指标,据此判定2个煤层均符合可注水条件.为预判注水效果,实验测定煤的湿润角,得到2个煤层的湿润角均小于90°,表明煤的湿润性好,有利于降尘,注水时无须添加湿润剂.综合考虑煤层裂隙发育程度、煤湿润边角、饱和水分增值、坚固性系数、埋藏深度等因素,运用聚类分析方法,对未来注水综合难易程度做出经验性评估,指出2个煤层均属于比较容易注水煤层的聚类划分类别.根据段王煤矿瓦斯抽采密集钻孔布置实际条件,制定利用瓦斯抽采钻孔的煤层注水工艺方式和工艺参数.     

基于伴随同化法的一维河流水质模型参数反演

本文利用伴随同化法研究了一维河流水质模型中污染源源强与纵向离散系数的反演问题.伴随同化法通过使模型计算值尽可能接近实测值即模型计算值和实测值的距离(目标函数)最小来反演最优模型参数,利用拉格朗日算子法将以模型方程作为约束条件的反演问题转化为无约束最优化问题,并利用最速下降法求解.在污染源源强反演算例中,利用河道一维瞬时污染源的解析解作为约束条件,开展了4个污染源源强反演的数值实验,采用不同组合源强初值进行反演计算均能取得较好的演算效果,验证了该方法对多参数的适用性以及对初始值的鲁棒性.纵向离散系数反演算例中,以河道上下游相邻断面的浓度关系为模型约束方程,采用Guymer(1998)示踪实验中得到的观测数据反演河道纵向离散系数,得到的纵向离散系数值比传统的演算法得到的结果更加准确.     

阵列侧向电法测井的快速反演

在介绍阵列侧向电极系工作原理及快速正演计算的基础上,通过计算分析了Marquardt法线性反演过于依赖初值及迭代反演速度慢的不足。为避免迭代反演的缺陷,研究了采用BP神经网络进行测井快速反演的方法。通过对测井响应进行井眼校正等预处理,可有效减少网络训练所需样本数,提高反演效率。通过对比不同网络结构的计算精度与计算效率,选取了22个隐含层节点的3层网络,反演结果与真值吻合较好。该反演方法不需给定初值,不需迭代计算,反演100组参数用一般计算机仅耗时3 s。     

第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究

为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.     

电导率连续变化大地电磁无网格法数值模拟

针对地下空间目标体多为电性参数连续变化且分布形态复杂等特点,结合无网格法物性参数加载方便、计算精度较高、自适应分析便利等优势,基于径向基函数构造了连续导电模型下的形函数,推导了等价线性方程组,进行了电导率连续变化的二维大地电磁数值模拟,给出了形状参数最优值.通过电导率连续变化的水平层状模型验证了算法的正确性,计算结果均方根相对误差不超过0.36%,精度优于有限元法.讨论了电导率连续变化的水平模型与均匀分块模型的电磁响应差异,对连续变化的地堑模型和不同倾斜角度下油藏注水模型进行了数值模拟.研究表明:连续变化模型和均匀分块模型差异明显,在实际反演解释中采用连续变化模型有利于提高反演的精度;TM模式的观测方式对于异常体的倾斜分布具有更好的分辨能力;无网格法避免了复杂的模型输入和网格的生成,更适合计算电性参数连续变化和复杂分布的异常体响应,将成为复杂电性和分布形态下电磁探测高精度数值模拟新方法.     

软土路堤沉降预测方法研究

建立了依据路堤填土期施工期和预压期观测资料计算路堤总瞬时沉降、总固结沉降、地基固结指数的基因反演方法,进而根据这三个反演参数计算最终沉降,并与实际值作比较,二者符合较好.此外,再依据预压期的沉降资料,分别利用三种不同的计算模型反演计算最终沉降,并与实测结果进行比较,进而对沉降计算模型的选取提出建议.     

指数平滑模型的新构思

从二次指数平滑模型着手，针对现有指数平滑模型存在的平滑初值难以确定，平滑参数难以选取等问题，提出避免选取平滑初值的修正二次指数平滑模型，以及用斐波那契算法优选平滑参数的方法，预测了江苏省２０００年的农业总产值，结果表明预测精度有所提高，针对二次指数平滑模型的新构思对其它指数平滑模型同样适用。     

“三软”煤层综放工作面注水防尘效果考察及分析

在典型“三软”煤层综放工作面注水试验的基础上,对注水后的煤体湿润效果及降尘效果进行了考察分析,并根据分析结果对类似条件工作面实施注水防尘技术提出了有益的建议。     

磨料射流割缝技术防突机理及应用

为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的各种参数,并研制了一套新型的适合于现场应用的磨料水射流割缝装置。现场试验表明:磨料射流能够切穿单轴抗压强度为62MPa、60～80mm厚度的煤层夹矸,在煤层中形成缝槽,增大了瓦斯涌出自由面,促使煤体大范围快速卸压,增强煤层透气性,首月内瓦斯单孔平均抽采量提高了2.83倍。     

煤层注水水气驱替的理论分析

将根据煤层注水过程实际上是水区逐渐扩大、瓦斯区域逐渐缩小的实际,对注水过程中,水在煤层中的流动状况进行研究,建立注水驱气(瓦斯)的基本理论,建立起渗流与煤层特性、注水工艺参数的定量关系,得到界面处欧拉观点的渗流速度和拉格朗日观点的质点实际速度的关系式,由此得到水前锋到达的位置和时间的关系式,从而建立了煤层注水驱替的基本理论和基本的处理方法,为从理论上研究煤层注水预防冲击地压提供方法和途经.     

煤层气/砂岩气混合气藏合采产能预测及排采优化

为了解决煤层气砂岩气共采时层间干扰问题,达到准确预测煤层气砂岩气混合气藏产能的目的,基于煤岩双孔单渗模型和砂岩单孔单渗模型,以及煤岩与砂岩层间窜流模型,构建了考虑层间窜流条件下煤层气与砂岩气合采的数值模型,并对影响合采产能和层间窜流强度的因素进行了敏感性分析,最后提出了变井底压力梯度排采方案。研究结果表明:煤层初始孔隙压力的变化主要引起开发早期层间窜流的变化,而砂岩层原始孔氏压力的变化对层间窜流影响很小。当仅在井筒附近存在层间窜流时,层间窜流阻碍低压层流体的产出。当仅在远离井筒处存在层间窜流时,层间窜流会有助于合采效果。井底流压下降幅度与梯度变化对煤层气/砂岩气合采井的排采曲线的影响很大。     

煤层注水中的水渗流规律及参数确定

为了降低矿井粉尘浓度,采用煤层注水这一从源头上控制煤尘产生的方法,可以保证煤矿安全生产和职工健康。通过分析煤层注水防尘机理与影响水在煤层中渗透的因素,建立了非饱和-饱和二维非稳定渗流的煤层长孔注水湿润问题的动态数学模型,用有限元数值解法求解。确定了长沟峪煤矿-140 m水平北一石门两翼4槽工作面煤层长孔注水的方式与注水参数。为长沟峪煤矿减小粉尘危害探索出了新的途径和方法,从而能有效的降低工作面煤尘浓度,改善工作面作业环境。     

公乌素地区16号煤层注水渗透系数的实验研究

通过实验的方法对公乌素地区16号煤层煤样注水渗透系数进行测定。研究表明,其渗透系数随体积应力的增加呈负指数规律衰减,随孔隙水压力的增加呈正指数规律增加,随开采深度的增加逐渐减小。研究结果对该地区16号煤层的注水、瓦斯抽放等工程实践具有一定的意义。     

峰峰新三矿煤矸石山土壤水分特性研究*

为了解煤矸石基质土壤的水分特性,为煤矸石山水土保持、生态修复和复垦提供理论依据,试验选用峰峰新三矿6种不同煤矸石基质土壤,采用室内模拟试验的方法,测定土壤孔隙度、渗透系数和水分入渗规律。试验结果表明:混合基质土壤孔隙度随掺土比例的增大而增大,掺土后基质总孔隙度显著增加;基质土壤的渗透系数山脚山腰山顶;矸土比为7∶3、5∶5和3∶7的混合基质土壤的渗透系数分别是原矸石的0.643、0.517和0.459,掺土后渗透系数显著降低。山脚矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山腰的1.111和1.078倍;山腰矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山顶的1.096和1.102倍;矸∶土/7∶3的初始入渗率和稳渗率分别为5∶5的1.152和1.149倍;矸土比5∶5的初始入渗率和稳渗率分别为矸土比3∶7的1.179和1.057倍。矸土混合土壤的初始入渗率、稳渗率均随矸土比的减小而迅速减小,入渗达到稳定状态的时间随矸土比的减小而增加。Kostiakov入渗模型更适合作为风化煤矸石的入渗模型,通用经验模型更适合作为掺土煤矸石的入渗模型。矸石掺土可以显著降低入渗率,提高累积入渗量,有益于煤矸石山的植物生长。     

公伯峡水电站节水增发考核方法研究

根据电站的实际生产要求,研究了公伯峡水电站节水增发的考核指标及关键考核参数的推求方法,并针对当前根据设计值进行估算的办法,提出了采用典型时段发电过程模拟计算确定考核参数的新方法。在此基础上,采用VB软件开发出了公伯峡水电站节水增发考核系统,用户可任意指定考核起止时段。算例结果表明,本考核系统结果合理,运行稳定。     

注水法软化煤层在梅河一井综放中的应用

为了降低综放工作面粉尘体积分数,采用煤层注水的方法对梅河一井综采放顶工作面煤层进行降尘,结果表明:通过合理的选择煤层注水钻孔施工工艺,优化煤层注水参数,减少影响煤层注水效果的因素,加强煤层注水的日常管理,使水从煤体的裂隙和孔隙中挤走大量的游离沼气,延迟了瓦斯解吸释放的时间,降低了煤层开采时的瓦斯涌出量及上隅角瓦斯体积分数,杜绝了瓦斯超限现象。另外,在高瓦斯矿井煤层注水能使煤质变软,增加塑性,从而减少冲击,降低煤与沼气突出次数。实践证明:是煤层注水是一种行之有效的方法,为其他采区的综放工作提供了先进的方式和经验。     

Bayes逐步判别法在邢台煤矿突水水源判别中的应用

快速有效地判别突水水源是矿井安全生产的重要保障。文章以邢台煤矿为研究对象,选取各含水层多项水质指标,应用Bayes逐步判别法建立矿井突水水源快速判别模型。结果表明:Bayes逐步判别模型以其计算过程简单、模型结构稳定而优于其它模型,既提高判别准确率又提高判别速度,实现对突水水源快速有效判别,为防治水工作提供有力依据。     

炉峪口煤矿奥灰岩溶水对矿井充水的影响评价

分析了炉峪口煤矿8号、9号煤层的带压开采现象,根据煤层底板突水系数,对带压开采煤层安全区和危险区进行了划分,为煤矿安全生产提供可靠的地质资料。