检索结果-南通市图书馆

作者：刘力源东北大学

学位级别：硕士

对煤层瓦斯进行抽采是防止煤与瓦斯突出和将瓦斯作为清洁能源利用的基本手段。在煤层中注入CO,一方面能够增加瓦斯的抽采量,同时可以将CO贮存在不开采煤层中,以减少温室气体排放。在CO注入煤层的过程中,CO将会吸附和溶解在煤层中,并使... 详细信息

对煤层瓦斯进行抽采是防止煤与瓦斯突出和将瓦斯作为清洁能源利用的基本手段。在煤层中注入CO,一方面能够增加瓦斯的抽采量,同时可以将CO贮存在不开采煤层中,以减少温室气体排放。在CO注入煤层的过程中,CO将会吸附和溶解在煤层中,并使煤层缓慢膨胀,产生吸附应变。吸附应变将通过使煤岩微观结构重新排列到一个更低自由能状态释放,诱发煤的损伤,并影响渗透率的演化。尽管这种由于气体吸附和溶解诱发的损伤在过去的注入CO实验中被观察和得到,但经常在渗透率模型中被忽略。另一方面,采用超临界CO进行煤层压裂被认为是一种非常具有前景的煤层增透方法,但目前对于这种压裂导致渗透性演化的机理尚不是很清楚。鉴于此,本文对CO注入煤层过程中吸附损伤和超临界CO压裂过程引起的渗透率演化规律进行数值分析,主要研究内容包括:(1)吸附性气体作用下,煤层由于吸附应变而产生损伤,从而影响渗透率演化。基于此,将由于气体吸附产生的煤损伤考虑到双孔隙度渗透率模型中,建立考虑吸附损伤的双孔隙度渗透率模型,并通过与完全弹性模型的对比,证实渗透率模型中考虑吸附损伤的必要性和科学性。(2)利用建立的吸附损伤双孔隙度渗透率模型,研究不同气体、不同注气压力和不同煤阶对渗透率曲线的影响,分析渗透率演化的机理,并与典型的实验观测结果进行对比,以验证模型的正确性。(3)基于CO的Span-Wagner状态方程,同时考虑煤层变形、气体流动和煤层损伤,建立超临界CO气压致裂过程的多物理场耦合模型,开展超临界CO、液态CO和水力压裂的数值模拟,分析裂纹的萌生、扩展过程,研究动力黏度对起裂压力、破裂压力的影响,以证实超临界CO具有明显的压裂、增透优势。

关键词：吸附损伤基质扩散煤层渗透率局部应变超临界CO2 气压致裂

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吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律研究

吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律研究

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作者：王磊辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

为探究吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律和瓦斯煤岩受载灾变机制,采用物理试验和理论分析方法,以具有突出-冲击灾害特征的煤岩为研究对象,开展了煤岩瓦斯吸附规律试验,利用吸附损伤煤岩开展不同受载条件下吸附损伤瓦斯煤岩的破坏规... 详细信息

为探究吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律和瓦斯煤岩受载灾变机制,采用物理试验和理论分析方法,以具有突出-冲击灾害特征的煤岩为研究对象,开展了煤岩瓦斯吸附规律试验,利用吸附损伤煤岩开展不同受载条件下吸附损伤瓦斯煤岩的破坏规律研究工作,基于损伤煤岩受载失稳破坏及声发射各参量特征,建立了以分形维数为媒介的吸附损伤煤岩灾变的多参量判定方法,并利用煤与瓦斯突出指标对多参量判定方法进行验证。研究结果表明:吸附压力、吸附时间与煤样瓦斯吸附量呈正相关关系;随着吸附压力升高,受吸附损伤作用,煤岩冲击倾向指标降低,煤岩破坏形式逐渐由脆性向延性转化,分形维数升高,灾害特征呈现出冲击向突出转化的趋势,同时研究得到了煤岩吸附损伤机制,煤岩受载破坏弹性模量与损伤因子呈负相关关系。利用可视化方法,全程监测了瓦斯煤岩的变形破坏特征,得到了吸附损伤煤岩实时破坏规律,结合声发射监测获得的能量、能量累积量与煤岩破坏应力变化特征对应关系,深入研究了煤岩破坏过程的能量演化情况。建立了吸附损伤因子与分形维数以及煤岩释放能密度变化率、应力峰后声发射b值跃迁差和声发射能量累积量变化率均与分形维数的拟合关系,从吸附损伤煤岩破坏分形特征角度,深入分析了矿井动力灾害由冲击向突出转化的本质。以分形维数为媒介,提出了以吸附损伤因子释放能密度变化率、峰后声发射能量累积量变化率、峰后声发射b值跃迁差为主要特征参量的多物理参量的煤岩灾变类型划分和分析方法,并对多参量的可行性进行了验证。该论文有图26幅,表13个,参考文献83篇。

关键词：吸附损伤力学性质破坏特征分形维数声发射特征

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吸附性气体对构造煤的损伤效应试验研究

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采矿与安全工程学报 2019年第5期36卷 995-1001页

作者：张庆贺杨科袁亮刘文杰王永段昌瑞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安徽淮南231001

为揭示吸附性气体对煤的损伤作用机理,利用可视化恒定容积气固耦合试验装置分别开展了CO2,CH4,N2,He 4种气体诱发型煤损伤试验研究,测定了不同吸附性气体作用下型煤单轴抗压强度和破坏形态,并用颗粒流软件PFC进行了数值模拟。主要结论如... 详细信息

为揭示吸附性气体对煤的损伤作用机理,利用可视化恒定容积气固耦合试验装置分别开展了CO2,CH4,N2,He 4种气体诱发型煤损伤试验研究,测定了不同吸附性气体作用下型煤单轴抗压强度和破坏形态,并用颗粒流软件PFC进行了数值模拟。主要结论如下:1)不具吸附性的He对煤的单轴抗压强度基本无影响;2)煤体强度损失与气体吸附量呈现一致性,相同吸附平衡压力下,气体吸附性越强,煤的损伤越显著,先后顺序为:CO2> CH4>N2;3)煤的破坏形态和裂纹扩展规律与气体吸附量相关,CO2作用下煤体裂纹呈现'裂隙窄、数量多'的特点,He作用下煤体裂纹呈现'裂隙宽、数量少'的特点;4)气体吸附诱导煤颗粒间的接触发生改变,煤粒吸附气体将引发颗粒间的黏结抗拉强度和黏结黏聚力减小,进而引起宏观力学参数变化,造成煤岩损伤和强度损失。

关键词： CO2-ECBM 吸附损伤强度损失单轴抗压强度 PFC

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超临界CO2吸附诱发煤力学性质劣化的双重损伤效应分析

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山东科技大学学报（自然科学版） 2020年第4期39卷 79-86页

作者：刘力源马文成王卫东北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中交铁道设计研究总院有限公司北京100088 西北工业大学航空学院陕西西安710072

将CO2注入到深部不可采煤层中提高煤层气采收率和CO2长期地质封存,CO2吸附将会诱使煤微观结构及力学性质发生显著改变。深部煤层赋存环境下CO2将会相变为超临界CO2,诱发煤微观结构发生更大程度改变,强度和变形特性变化更显著。大量实验... 详细信息

将CO2注入到深部不可采煤层中提高煤层气采收率和CO2长期地质封存,CO2吸附将会诱使煤微观结构及力学性质发生显著改变。深部煤层赋存环境下CO2将会相变为超临界CO2,诱发煤微观结构发生更大程度改变,强度和变形特性变化更显著。大量实验结果表明,不同压力下的饱和CO2煤样强度和弹性模量发生不同程度的劣化,煤样峰值强度和峰值应变演化不协调。基于此,引入双重损伤本构关系用以描述超临界CO2吸附诱发煤强度和变形特性变化,并构建了裂隙中游离CO2流体的有效应力和吸附诱发的膨胀应力耦合分析模型。通过对比验证,数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性。数值模拟结果表明,饱和CO2压力越大诱发的煤损伤越大;特别是,超临界CO2诱发煤单轴抗压强度和弹性模量劣化更显著。

关键词：超临界CO 2 吸附损伤双重损伤本构关系强度弹性模量

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气体压力降低对煤岩变形和渗流的影响机制

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中国安全科学学报 2022年第4期32卷 129-134页

作者：吴学海李波波高政许江付佳乐贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

为探究瓦斯抽采过程中压力降低引起的煤岩变形和气体渗流行为,基于气体压力降低的渗流试验及三轴压缩试验,得出煤岩变形和渗流变化特性;考虑吸附损伤修正基质收缩变形,构建煤岩渗透率模型,并用试验结果验证模型的合理性。研究结果表明:... 详细信息

为探究瓦斯抽采过程中压力降低引起的煤岩变形和气体渗流行为,基于气体压力降低的渗流试验及三轴压缩试验,得出煤岩变形和渗流变化特性;考虑吸附损伤修正基质收缩变形,构建煤岩渗透率模型,并用试验结果验证模型的合理性。研究结果表明:随气体压力降低,煤岩渗透率呈现出“V”型变化趋势,轴向变形和径向变形线性升高,且通入CO_(2)的煤岩比通入CH_(4)的煤岩变形更大,径向变化量是轴向变形量1.89倍;通入CO_(2)煤岩的弹性模量、峰值主应力差比通入CH_(4)的有不同程度降低;为保证安全生产,使用CO_(2)驱替或CO_(2)致裂增透技术时,应重视CO_(2)注入煤层后所引起的煤岩强度降低问题。

关键词：瓦斯抽采气体压力降低煤岩变形基质收缩吸附损伤渗流试验

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