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软煤综放面煤壁片帮机理及防治研究

中国矿业大学学报 2009年第5期38卷 640-644页

作者：方新秋何杰李海潮中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了解决软煤综放条件下煤壁片帮严重问题,针对五阳煤矿综放面端面冒落特征,分析了煤壁片帮现状、原因.研究煤壁受力特征,建立力学模型,探讨片帮机理,提出煤壁片帮的控制原则及控制途径,确定防治方案及合理参数,并进行工业性实验.结果表... 详细信息

为了解决软煤综放条件下煤壁片帮严重问题,针对五阳煤矿综放面端面冒落特征,分析了煤壁片帮现状、原因.研究煤壁受力特征,建立力学模型,探讨片帮机理,提出煤壁片帮的控制原则及控制途径,确定防治方案及合理参数,并进行工业性实验.结果表明:煤壁中存在圆弧状"滑动面",煤壁稳定的临界高度为1.8 m;控制煤壁稳定的关键是控制"滑动面"的稳定;煤壁片帮严重区域采用打木锚杆来控制煤壁稳定.新片帮控制方案实施后,煤壁片深、片帮范围明显缩减,端面冒落得到有效控制.

关键词：软煤综放工作面片帮机理滑动面

不同含水率条件下软煤等温吸附特性及膨胀变形特性

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煤炭学报 2020年第11期45卷 3817-3824页

作者：张遵国赵丹陈毅辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

为研究水分对煤等温吸附特性及膨胀变形特性的影响,以软煤为研究对象,采用煤层瓦斯吸附解吸变形动态测试装置开展了不同含水率条件下煤吸附瓦斯过程中的吸附量与膨胀变形量同步测试实验,分析了水分对煤等温吸附特征和膨胀变形特征的影响... 详细信息

为研究水分对煤等温吸附特性及膨胀变形特性的影响,以软煤为研究对象,采用煤层瓦斯吸附解吸变形动态测试装置开展了不同含水率条件下煤吸附瓦斯过程中的吸附量与膨胀变形量同步测试实验,分析了水分对煤等温吸附特征和膨胀变形特征的影响,探讨了吸附膨胀变形量与吸附量的关系。结果表明,水分的存在抑制煤的吸附膨胀变形,煤样含水率由0增大到3.13%,极限吸附膨胀变形量由10.185×10-3线性减小到4.262×10-3,减小幅度为58.15%;而随着含水率的增加,饱和吸附量先减小后增加,含水率为1%左右时饱和吸附量达最小值。不同含水率煤样的吸附膨胀变形量与吸附量关系并不呈现单一规律:0~0.75%含水率的煤样含水率低,游离态瓦斯对煤膨胀变形整体表现为促进作用,煤样在吸附量达到饱和后仍能随瓦斯压力的增大继续产生膨胀变形,吸附膨胀变形量与吸附量呈抛物线拟合关系;煤样含水率增大到1.42%~1.66%时,水的软化作用和堵塞作用导致游离态瓦斯对煤基质的压缩作用产生的压缩变形量与对微裂隙的扩容作用产生的膨胀变形量抵消,吸附膨胀变形量达到极限值所需瓦斯压力与吸附量达到饱和所需瓦斯压力相当,吸附膨胀变形量与吸附量呈线性拟合关系;含水率进一步增大到2.66%~3.13%时,水的软化作用和堵塞作用使游离态瓦斯对煤膨胀变形整体表现为抑制作用,煤样在吸附膨胀变形量达到极限值后仍能随瓦斯压力的增大继续吸附瓦斯,吸附膨胀变形量与吸附量呈幂函数拟合关系。

关键词：等温吸附膨胀变形软煤含水率吸附量

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软煤水力压裂孔周应力的时空演化研究

矿业安全与环保 2024年第5期51卷 1-7,14页

作者：张跃兵胡千庭李全贵宋明洋武文宾曹偈成都大学应急管理学院四川成都610106 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044 煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为揭示软煤压裂孔周致裂行为特征,依据时步均等划分方法将压裂过程分为6个阶段,对孔周应力的空间分布、随时间变化规律、水平应力差异系数的演化进行了PFC^(2D)离散元模拟研究。结果表明:水力压裂过程的1~4阶段,最大主应力方向孔周应力... 详细信息

为揭示软煤压裂孔周致裂行为特征,依据时步均等划分方法将压裂过程分为6个阶段,对孔周应力的空间分布、随时间变化规律、水平应力差异系数的演化进行了PFC^(2D)离散元模拟研究。结果表明:水力压裂过程的1~4阶段,最大主应力方向孔周应力增幅较大;5、6阶段最小主应力方向的应力增幅迅速增大。孔周应力集中明显,接近孔周位置应力水平高。在应力集中影响范围内,x方向和y方向孔周应力路径趋势一致,水平应力差异系数相差较小,而在应力集中影响范围以外则恰恰相反。应力差异系数可反映裂隙发育的均匀程度,而应力集中程度影响着裂隙的发育和扩展范围,揭示了软煤水力压裂孔周扩孔致裂-应力外移的行为特征。

关键词：软煤瓦斯抽采水力压裂离散元模拟应力集中裂隙发育

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软煤拉伸应力-应变关系的实验研究

力学学报 1997年第5期29卷 582-589页

作者：孟祥跃丁雁生朱怀球俞善炳谈庆明中国科学院力学研究所

提供一种用于测量软煤或土的抗拉强度、拉伸应力应变关系等拉伸特性的实验装置．利用模具压制出均匀的煤环试件，对煤环内壁施加均布径向水压力使其拉伸变形和破坏．根据实验结果，提出了弹脆性拉断破坏的理论模型，并据此对煤的抗拉... 详细信息

提供一种用于测量软煤或土的抗拉强度、拉伸应力应变关系等拉伸特性的实验装置．利用模具压制出均匀的煤环试件，对煤环内壁施加均布径向水压力使其拉伸变形和破坏．根据实验结果，提出了弹脆性拉断破坏的理论模型，并据此对煤的抗拉强度、弹性常数以及等效孔隙压力系数等进行了分析和讨论．实验数据稳定可靠，散布小，重复性好，说明所提供的实验装置和实验方法简单而有效．

关键词：弹脆性材料抗拉强度拉伸应力-应变软煤

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软煤顶板水力压裂措施瓦斯运移机理

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2014年第3期33卷 317-320页

作者：李冰宋志敏任建刚河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 河南工程学院资源与环境学院河南郑州451191

为改善软煤瓦斯抽采效果,开辟软煤瓦斯抽采新途径.应用现场试验的方法,在河南某矿区进行压裂顶板的瓦斯抽采试验,对瓦斯的抽采效果和运移机理进行了分析研究.结果表明:压裂后的瓦斯自然流量、浓度和纯量指标均取得了大幅度的提高,瓦斯... 详细信息

为改善软煤瓦斯抽采效果,开辟软煤瓦斯抽采新途径.应用现场试验的方法,在河南某矿区进行压裂顶板的瓦斯抽采试验,对瓦斯的抽采效果和运移机理进行了分析研究.结果表明:压裂后的瓦斯自然流量、浓度和纯量指标均取得了大幅度的提高,瓦斯抽采取得了良好的效果;基于现场实验结果,对瓦斯的运移机理进行了研究,当储层压力降低到瓦斯临界解吸压力后,瓦斯开始解吸,在煤体中主要通过扩散的方式运移至顶板裂隙,经顶板裂隙渗流汇集至钻孔,由钻孔将瓦斯抽出.

关键词：软煤顶板水力压裂瓦斯解吸扩散渗流运移机理

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软煤气动螺杆钻具定向钻进技术与装备

煤田地质与勘探 2020年第2期48卷 36-41页

作者：张杰王毅黄寒静中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题,发明了气动螺杆钻具定向钻进技术,开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中,气动定向钻进工艺和完孔技术,解... 详细信息

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题,发明了气动螺杆钻具定向钻进技术,开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中,气动定向钻进工艺和完孔技术,解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验,试验钻孔30个,最大孔深300 m,平均见煤率92.9%,并全孔段安设筛管;钻孔抽采瓦斯纯量32万m^3,试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d,实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。

关键词：软煤瓦斯治理气动螺杆钻具定向钻进筛管完孔淮南

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不同温度下软煤等温吸附/解吸特性

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2021年第6期40卷 510-517页

作者：张遵国赵丹张春华陈毅唐朝辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

为研究温度对煤等温吸附/解吸特性的影响,开展不同温度条件下软煤等温吸附/解吸实验,分析吸附/解吸常数随温度变化规律.根据软煤等温吸附/解吸常数与温度的拟合关系,综合考虑温度和压力影响建立吸附/解吸模型,定义准确度描述模型预测的... 详细信息

为研究温度对煤等温吸附/解吸特性的影响,开展不同温度条件下软煤等温吸附/解吸实验,分析吸附/解吸常数随温度变化规律.根据软煤等温吸附/解吸常数与温度的拟合关系,综合考虑温度和压力影响建立吸附/解吸模型,定义准确度描述模型预测的准确性.研究结果表明:303~350 K时,温度的升高会降低煤对瓦斯的吸附量,吸附常数和解吸常数均随温度的升高而减小.构建的模型能描述实验煤样在不同温度和压力条件下的吸附/解吸特征,可用于在煤矿瓦斯储量评价(煤层气资源评价)和瓦斯灾害防治工程中预测未知区域煤层的瓦斯吸附量和残余吸附量.

关键词：温度软煤等温吸附解吸吸附常数

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沁水盆地深部软煤煤层气开发实践

矿业安全与环保 2024年第2期51卷 141-145,152页

作者：刘长华陈国青高宇郭琪李金昱金志扬山西华新煤成气勘查开发有限公司山西太原031000

我国煤层气开发主要集中在煤层深度小于1200 m的区域,埋深大于1500 m的深部煤层气开发未取得实质性突破。针对深部软煤井壁稳定差、压裂改造难的问题,对沁水盆地深部软煤煤层气的开发开展了一系列技术攻关。研究结果表明:钻井过程中使... 详细信息

我国煤层气开发主要集中在煤层深度小于1200 m的区域,埋深大于1500 m的深部煤层气开发未取得实质性突破。针对深部软煤井壁稳定差、压裂改造难的问题,对沁水盆地深部软煤煤层气的开发开展了一系列技术攻关。研究结果表明:钻井过程中使用“氯化钾聚合物+井眼强化剂”钻井液体系,可有效控制煤层相对井径扩大率。使用16~18 m 3/min超大排量、高液量、高砂量光套管压裂工艺,配合降阻剂来降低施工摩擦阻力,细砂、中砂、粗砂占总砂量体积比分别为15%、70%、15%,加砂量占总携砂液体积比自3%开始每次提高1%,可实现对深部软煤的充分改造,裂缝动态半长最大达到322.51 m,大幅提高了单井控制面积,排采产气效果良好。

关键词：沁水盆地深部煤层气软煤钻井压裂大排量

软煤与硬煤加载过程中声发射差异性及峭度特征

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煤矿安全 2016年第11期47卷 200-203页

作者：贾炳魏建平温志辉贾林兴河南省瓦斯地质与瓦斯治理省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

探究软煤与硬煤声发射特征的差异性,对于准确进行地质灾害预测具有重要意义。在不同矿区有针对性的采集煤样以后,利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射监测与分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行... 详细信息

探究软煤与硬煤声发射特征的差异性,对于准确进行地质灾害预测具有重要意义。在不同矿区有针对性的采集煤样以后,利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射监测与分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试与分析,对其峭度特征进行了评价。测试结果显示:在声发射特征方面,软煤与硬煤相比,其连续性声发射产生时间较早,声发射值较小,并且声发射峰值的突变性不明显;在峭度特征方面,软煤的声发射峭度值整体较大。并且在峰值破坏前,声发射峭度值存在1个相对稳定期的特征可以作为煤样破坏的前兆,可以为地质灾害的监测、预测提供指导。

关键词：岩石力学软煤硬煤声发射峭度特征硬度地质灾害预测差异性