具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验

采用自主研制的三轴瓦斯渗透仪进行了原煤试件在固定瓦斯压力下,不同围压和轴向压力的瓦斯渗流实验。实验结果表明,随着围压的增加,原煤煤样的渗流速度呈下降趋势,这种影响对原始损伤严重的煤体更加明显,并建立了渗流速度围压二次函数关系的一般表达式。原煤煤样的渗流速度应变关系类似于应力应变关系,因此,可以利用原煤渗流速度的变化间接反映煤体的受力损伤演化过程,有效应力对原煤煤样的渗流速度影响总体上可以分为敏感阶段和平缓阶段,在敏感阶段,煤样的渗流速度变化大,而在平缓阶段,煤样的渗流速度变化小。在不同的应力条件下,煤体中孔隙裂隙发育程度和开闭程度不同,影响煤体内的瓦斯内能和弹性变形能,也影响煤体的破坏形式。     

结构异性煤体渗透率特性

 煤渗透率是研究瓦斯渗流特性及运移规律的关键参数, 而煤体结构各向异性导致渗透率具有明显的方向性。利用煤岩瓦斯渗流试验系统, 对不同变质程度煤样试件在面割理和端割理方向上, 进行不同瓦斯压力下的渗透率测试, 并根据等效驱替原理, 建立各向异性煤体渗透率的计算模型, 数值分析了煤体渗流的定向性特征。结果表明:在煤体面割理和端割理方向, 渗透率均随瓦斯压力增大成负指数减小;面割理方向的瓦斯渗透率与端割理方向相差可超过1 个量级, 且煤的变质程度越高, 差别越明显。随瓦斯压力增大, 煤的瓦斯渗流定向性系数峰值增大, 煤层瓦斯渗透定向性增强。在相同瓦斯压力下, 煤的变质程度越低, 煤层瓦斯渗透定向性越弱。     

不同水压加载下煤体裂隙渗流数值模拟

为研究煤体在不同水压加载下内部裂隙的渗流运动和孔隙变形规律,应用纽迈核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)扫描与图像重构技术建立煤岩微孔隙渗流模型,而后借助COMSOL软件,在煤体两侧为固定边界,其上部边界分别进行1～10 MPa水压逐级加载的条件下,对煤体的微观裂隙通道进行渗流运动的数值模拟分析.模拟结果表明:煤体中只有贯通裂隙参与渗流运动,非贯通孔裂隙不参与渗流运动;渗流过程最大流速先是呈现较大速率的正比例增长,在水压达到4 MPa时会突然保持稳定,在水压超过5 MPa后又呈现出较小速率的正比例增长.裂隙介质最大变形会在水压接近4 MPa时到达一个峰值然后突然反弹减小,又逐渐缓慢增大直至最后趋于稳定.应力云图特征表明,渗流过程中应力场变化趋势与裂隙位移变形趋势一致,渗流过程中的水力耦合作用是水压在4 MPa时渗流规律发生改变的主要原因.     

煤体渗流特性的模糊数学分类方法及其应用

本文在文献［１］、［２］研究的基础上．提出了进行煤体渗流特性分类的四个主要指标，即煤体裂隙分布的分形维数Ｄ、特征尺度Ｌ＝１ｍ的裂隙条数Ｎ、煤样导水系数Ｔ和煤的孔隙率η等；建立了煤体渗流特性模糊数学综合评价的数学模型；根据煤层注水工程应用的实际情况．将煤层分为五类．每类又分为三级．这一分类结果对煤体注水效果评价和注水参数的选择具有重要的指导意义。     

煤田火区发展演化的多场耦合作用过程

 针对煤田火区发展演化多场耦合作用过程,分析了热-流-固耦合机理及不同时期煤体燃烧状态及产物。揭示了煤田火区发展演化是由煤氧复合化学反应而放热升温,产生热应力及烧空区致使上覆岩层失稳塌陷,形成煤岩体裂隙网络产生裂隙场,从而为氧气及燃烧产物对流循环提供通道,进一步促使火区向深部扩展延伸的灾变机理。因此,煤田火区温度场、裂隙应力场、渗流场及化学场之间的耦合作用是加速煤体燃烧的非线性动力循环过程。     

液态CO_2溶浸作用下煤体孔隙结构损伤特性研究

为分析液态CO_2作用后煤体的孔隙结构变化,开展了3种不同变质程度煤样的液态CO_2溶浸实验,采用压汞法测试了煤样溶浸前后的孔容分布,分析了低温液态CO_2溶浸作用下煤体的损伤特性。结果表明:液态CO_2溶浸煤体后大孔孔容增加,中、小、微孔孔容减小,溶浸过程中存在微孔→小孔→中孔→大孔的转化;液态CO_2溶浸过程主要为温度应力对煤体的损伤作用,损伤后总孔容降低,这是由于煤体孔隙破坏后形成宏观裂隙网络,损伤效应包括原生孔隙转化及新孔隙生成;低温作用下形成煤体基质收缩应力及水结冰膨胀挤压应力,形成拉伸、剪切、挤压等综合破坏及孔隙扩容作用,进一步增加了煤体的渗透性。     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流，利用裂隙介质中多相渗流力学理论，考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同，建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型，该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行，可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。     

含瓦斯煤体内多场耦合及损伤断裂机理

为了揭示含瓦斯煤体内应力场-瓦斯场-裂隙场三场之间的耦合关系及其损伤断裂机理.运用弹性力学、损伤力学及瓦斯渗流理论,通过建立损伤变量,描述煤体在有效应力作用下裂隙场的变化,同时给出损伤变量对煤体内孔隙率的影响以及煤体受损伤后有效应力的变化方程;根据所建耦合方程,考虑煤体在应力场-瓦斯场-裂隙场耦合作用下煤体内的微小变形对煤体宏观性能的影响,给出了不同损伤情况下煤体内瓦斯压力的分布规律.揭示了多场耦合作用下煤体内大量微损伤积累通过跨尺度的非线性串级发展而诱发煤体的宏观灾变,并从能量角度给出了含瓦斯煤体的损伤断裂准则.     

基于预设随机裂隙的煤层注水数值模拟研究

为研究煤体内大量不规则裂隙对煤层注水效果的影响,通过MATLAB编程实现裂隙的随机分布,结合COMSOL软件进行煤层注水过程中渗流压力场、速度场与水分增量的数值模拟。研究结果表明:与注水孔相交裂隙的附近区域内,水压可达3.03 MPa,此类裂隙可延伸压力场的作用范围;随煤体内水分运移范围的逐渐扩大,平均渗流速度降低,48h后约为6.59mm·s~(-1),整体渗流速度趋向均衡;未与注水孔相交的裂隙同样可提升注水效果,且毛细作用力对提升煤体润湿效果的影响高于水压对提升煤体润湿效果的影响。     

裂隙岩体离散网络模型及其渗流规律数值计算

为了通过建立离散裂隙网络模型研究裂隙岩体的渗流规律,对建立的离散裂隙网络,借助图论方法描述裂隙间关系,在单个裂隙上,采用边界元方法,推导了求解渗流规律的具体公式。利用Matlab软件,程序实现通路的搜索及单裂隙渗流规律的求解。最后,通过随机生成的裂隙网络及算例调试程序证明:采用该方法可以快速、准确的实现渗流计算,为最终裂隙网络渗流规律的求解奠定了基础。     

钢中冶金因素与裂纹扩展阻力特性

本文研究了三种中碳锰钢中不同程度的硫化锰夹杂和晶粒尺寸等冶金因素对材料裂纹扩展阻力特性的影响.结果表明:造成材料裂纹扩展阻力各向异性的主导因素是沿轧向分布的条片状硫化锰夹杂,而不是通常所认为的带状组织;随(高温正火)晶粒长大,材料纵、横向阻力经历了不同程度的降低并达到相近水平后,使得各向异性减弱或消失;不同程度的硫化锰夹杂使得裂纹扩展阻力曲线上下移动,而对阻力曲线的斜率无明显影响;晶粒粗大及晶间网状铁素体强烈降低材料的裂纹扩展阻力,并极易导致裂纹的失稳扩展.     

采煤机螺旋滚筒旋叶截齿最佳排列的探讨

根据煤的崩落性质,研究了截槽形状与煤的块度、截煤阻力及截齿的切削效率等关系.根据三头一线一齿、一线三齿排列形式,提出了最佳旋叶截线距,实际截齿切削深度函数关系,并且对如何选择合理截齿排列形式作了初步探讨.     

裂隙连通性研究的重正化群方法——以一个二维裂隙模式为例

文章提出一种二维裂隙网络模式，依据标度不变性原理，运用重正化群技术求取了裂隙网络模型连通概率的临界值为０．２９２８９３３，对应的单条裂隙导通的临界概率Ｐ０ｃ为０．３５８１２０９。当单条裂隙的导通概率Ｐｂ小于Ｐ０ｃ时，网络连通仅是局部的；而当单条裂隙的连通概率Ｐｂ大于Ｐ０ｃ时，则整个裂隙网络是连通的。同时求取了关联长度指数值和分维。     

采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响

本文通过具体实例,分析讨论了采场应力对矿井煤与瓦斯突出的控制作用;煤的物理性质对矿井煤与瓦斯突出的影响。研究表明:煤的灰分、挥发分含量直接影响着煤体瓦斯压力、含量及煤与瓦斯的突出。     

浅论泸沽铁矿的火山成因

泸沽铁矿是一个富铁矿床。它的成因,长期存在争论。本文从矿床地质特征、成矿物化环境、物质来源、矿化分布规律诸方面,论证了该矿床属于与海底火山热液有关的气液交代充填型磁铁矿床。矿化物质来源与粗玄岩岩浆喷发有关。矿床位于主火山口与侧火山口之间的过渡地带,矿体受水下火山爆破角砾筒控制。为火山喷发早期流纹岩向粗玄岩过渡阶段的间歇期成矿。文中阐述了成矿温度、压力、pH、Eh及变化规律,并提出了成矿模式和找矿远景地段。     

蔚县煤田单侯井田煤变质及其影响因素

本文从蔚县煤田煤的自身特性即显微煤岩组分的不同,各种组分的百分含量不同,导致挥发产生率(V_r)的不同入手,以此探索了该煤田出现的“反希尔特定律”的现象.同时指出显微煤岩组分是煤变质因素之一.     

广西煤的稀土元素分布模式

广西不同产地、不同时代、不同煤种的煤灰稀土元素分析结果表明，未变质煤的球粒陨石标准化图呈右倾斜“Ｖ”型曲线，北美页岩标准化图呈近水平直线，煤中稀土元素没有发生分离和迁移。区域变质煤的球粒陨石标准化图呈右倾斜的“Ｖ”型曲线，煤中稀土元素受后期热水溶液影响发生轻微迁移，向富重稀土方向演化。热液变质煤中稀土元素发生了强烈的分离和迁移；煤变质程度越高，时代越早，煤中稀土元素的分离和迁移就越强烈。     

轧辊用合金白口铸铁显微组织对热疲劳抗力的影响

研究了轧辊用合金白口铸铁的几种材质中不同碳化物形态和不同基体组织对热疲劳抗力的影响,找出了热疲劳裂纹的主要萌生源地和扩展通道,确认了在碳化物和基体中M23C6和奥氏体的热疲劳抗力最佳。     

华亭煤田南井田杂色泥岩的多成因性

华亭煤田在1978年补充勘探过程中,在其南井田见到了一种特殊的岩层——杂色层。从此,关于杂色层的成因,众说纷云。笔者依据杂色层的产状、与煤层关系、粘土矿物变化和工业利用前景等,提出此杂色层应叫杂色泥岩;它是由原来沉积在煤层间的高岭石泥岩夹层,在煤层自燃时,经烧变的叠加成矿作用和后期风化淋滤时再造成矿作用形成的一种多成因矿床。     

多层次模糊综合评判法在矿井断层预测中的应用

本文针对影响煤矿生产最为严重的断裂构造,运用模糊综合评判思想,模拟了“专家”预测经验。首先指出断层形成和分布具有的模糊性,论证了模糊理论解决矿井断层的必要性和可行性;其次以白皎井田为例,讨论了模糊论域、权重及评语集等参数的选择,并得出矿井断裂预测中隶属函数的建立方法以及断裂构造的模糊综合评判模型;最后在矿井内进行了复杂程度等级的块段划分,取得较好成果。该方法也可推广到综采地质条件分类中。