深部开采工程中渗流-损伤-应力耦合模型

为了研究地应力场、损伤对渗流场深部岩体的影响问题,从理论上分析了岩体渗流运动的基本规律,引入岩体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含岩体开挖过程固气-损伤耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动中岩体渗透性的演化规律。结果表明:在开采过程上覆岩层应力增大、变形增大,岩体垮落现象明显,并伴随着岩体渗透性迅速增大,应用该耦合模型解决实际工程和现场实际观测结果比较吻合。     

保护层开采过程中围岩应力演化规律研究

分析了冲击煤层上保护层开采过程中围岩应力演化规律,研究表明：在工作面开采前方0～20m范围煤岩体内纵向压力处于增长阶段,应力集中系数达到2.0,在20～60m为纵向压力逐步恢复阶段,应力集中系数达到1.7,应力集中峰值出现在工作面前方5m处左右,工作面开采50m之后,超前支撑压力有规律的呈现两次应力集中和两次应力释放现象;分析了保护层采空区及工作面下覆不同垂直高度处围岩应力随煤层开采进度演化规律,指出采空区纵向应力随采空区深入,呈现逐步增大趋势,在采空区两侧下方被保护层应力值升高幅度要大于其中间区域,保护层工作面的压实作用传递到被保护层工作面在空间上稍微滞后,这个滞后的距离在30～40m之间。     

不同间距上保护层开采卸压效应UDEC数值模拟

为了对比研究不同间距上保护层开采时对被保护煤层的保护效果,利用UDEC软件对不同间距上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到不同间距保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力和位移变化规律,结果表明:上保护层开采后,采空区下部的被保护层垂直应力随间距的减小而减小,垂直位移随间距的减小而升高.并且模拟得出开采后不同间距被保护层的卸压率、卸压角和变形膨胀率,为预防煤与瓦斯突出,优化卸压瓦斯抽采系统,提高卸压瓦斯抽采质量浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据.     

CFRP筋—珊瑚混凝土粘结应力分布试验研究

纤维增强塑料筋与珊瑚混凝土之间的粘结性能优劣决定了其协同工作效率,粘结应力在锚固区的分布规律研究对两者的粘结—滑移机理十分重要。对3组不同直径、不同保护层厚度的CFRP筋—珊瑚混凝土试件开展拉拔试验,采用光纤布拉格光栅测试技术对试验过程中的应力分布变化进行动态监测。研究结果表明:粘结应力在锚固区分布并不均匀,筋材直径越小、保护层厚度越厚应力分布均匀性系数越高,相对滑移量也有相似规律。另外,骨料分布的均匀程度对粘结应力分布亦有影响,当粒径较大的骨料集中分布CFRP筋周边时,会引起应力集中。     

不同采高上保护层开采卸压效应的UDEC数值模拟研究

利用UDEC软件对不同采高上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到了在不同采高的上保护层开采时,被保护层在开采过程中的应力和位移变化规律,结果表明：上保护层开采后,采空区下部的被保护层垂直应力随着采高的增加而减小,垂直位移随着采高的增加而升高.为预防煤与瓦斯突出,优化卸压瓦斯抽采系统,提高卸压瓦斯抽采浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据.     

开采不同厚度上保护层对下伏煤层卸压瓦斯渗流特性的影响

为解决开采不同厚度上保护层对下伏煤体卸压瓦斯渗流特性影响的问题.利用自主研制的固气耦合物理相似模拟实验台,对不同条件下上保护层开采时,被保护层卸压瓦斯渗流规律进行了研究.实验结果表明:随着工作面的推进,瓦斯渗流速度的变化趋势经历了由原始渗透性先降低、后升高、再降低、再升高、最后保持不变的过程,采空区瓦斯渗流性最终大于原始渗透性.通过对实验数据整理并拟合曲线,当上保护层开采完毕后,被保护层沿走向方向其渗透率变化曲线呈马鞍形.在保护层间距一定时,采高越大,下伏煤层在采动平衡后相对于原始的瓦斯渗透率增高就越明显,且对下伏煤层的影响范围也越大.     

岩样应力应变全程中的渗透性表征与试验研究

通过岩样应力应变全过程体积应变和渗透率的试验研究，分析了应力水平、孔隙率等对多孔介质岩体渗透率的影响规律；理论研究分析了岩样全应力应变过程渗透率的变化规律，提出了岩石应力应变全过程中渗透率的表征关系式，其可作为研究多孔介质岩体流固耦合的一个重要耦合关系式，并对今后低渗透性油气田煤层气、天然气的开发有现实的指导意义。     

凝灰岩破坏全过程渗流演化规律的实验研究

通过对凝灰岩在三轴环境下变参数条件的全应力-应变过程渗透性对比实验,研究了凝灰岩变形、破坏过程中渗透性演化规律,分析了凝灰岩破坏全过程中渗透率与体积应变及围压的关系,得出体积应变与渗透率函数关系.实验结果表明凝灰岩渗透率与应力水平密切相关.当岩样峰值强度之后,内部裂隙进一步扩展、贯通时,才会出现渗透率峰值,渗透率峰值拐点、应力峰值拐点和体积应变拐点很好的对应.该实验结果对于提出岩石破裂过程中更为合理的渗透性演化模型具有重要价值.     

有效应力对不同阶煤渗透率影响的差异性分析

 通过不同阶煤储层渗透率应力敏感性实验,对比分析了有效应力对不同阶煤渗透率影响的差异。结果显示,在相同有效应力变化范围内,低阶煤渗透率下降幅度大于中、高阶煤;低、高阶煤渗透率变化较中阶煤更符合指数函数变化规律;低有效应力阶段,低阶煤渗透率损害系数、应力敏感系数大于中、高阶煤;相同有效应力下,低阶煤割理压缩系数大于中、高阶煤;不同煤阶割理压缩系数随有效应力增加呈现下降趋势,不应将其视为常数。应力敏感性评价参数拟合结果显示,中、低阶煤渗透率损害系数、割理压缩系数符合指数函数变化规律,高阶煤渗透损害系数、割理压缩系数符合线性函数变化规律;不同阶煤渗透率应力敏感系数均符合指数变化规律。     

巷道围岩塑性软化区粘聚力变化规律理论新解

塑性软化阶段粘聚力的变化规律是巷道围岩变形分区研究中十分关键的一个因素,它直接决定了各围岩变形分区范围的确定。为了揭示这一变化规律,借助解析几何的相关理论首先研究了塑性软化阶段环向应力与径向应力之间的关系,而后通过库伦准则、塑性软化阶段内摩擦角基本不变规律给出了该阶段粘聚力与环向应变之间的理想化线性关系。研究成果对围岩变形分区范围的确定、应力分布规律和应变分布规律的研究具有重要意义,对支护参数的量化设计具有重要的基础作用。     

优化燃煤结构发展型煤产业

论述了原煤散烧对大气质量的严重影响和优化燃煤结构的紧迫性，介绍了型煤发展状况，针对现存问题，提出了发展型煤产业的对策。     

煤岩学原理在粉煤成型机理中的应用

针对多煤种粉煤的无粘结剂常温成型，发挥发分煤加粘结剂成型和双组分型煤热成型等，运用煤岩学原理，采用显微观测，显微照相、扫描电镜观察等煤岩学方法，对粉煤成型机理作了较系统的研究，证明用煤岩学原理研究和解释成型机理是可行的，显微结构是决定型煤强度的关键因素之一。     

论型煤民用

发展工业型煤,不仅有广阔的市场需求,而且为粉煤、泥煤的有效利用开辟了新的途径。分析了型煤民用方面的一些问题。     

利用覆岩移动特性实现煤与瓦斯安全高效共采

为了实现高瓦斯煤层群条件下煤与瓦斯的安全高效共采，运用数值模拟和现场试验相结合的方法，对远距离下保护层开采的采动效应进行了分析与研究。结果表明；下保护层开采使覆岩产生不同程度的卸压。煤体产生膨胀变形，生成大量的次生裂隙。从而导致煤体的透气性增加。为远程卸压瓦斯的抽放创造了有利条件；同时，覆岩的水平应力分布也发生了改变，由原始的水平压应力变为拉应力，从而导致了水平位移的产生，在该位置形成丰富的竖向裂隙，为瓦斯的运移提供了通道。在高瓦斯煤层群条件下，可以通过合理的开采顺序和有效的瓦斯抽放方法。实现煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。     

不同颗粒粒径下型煤孔隙及发育程度分形特征

煤是一种非均匀多孔隙介质,其孔隙特征及其发育程度与煤层中瓦斯的吸附解吸特性及流动特征密切相关。为探讨型煤的孔隙结构,实验以颗粒粒径分别为4.00～1.70 mm、1.70～0.38 mm及0.38～0.18 mm的煤颗粒制作而成的型煤为研究对象,利用CF-2000P偏光分析软件和Fractalfox2.0分形分析软件对由不同粒径煤颗粒压制成的型煤孔隙特征及发育程度开展了系统研究。结果表明,随着型煤颗粒粒径逐渐减小,型煤中的孔隙半径逐渐减小,孔隙总数逐渐增多,分形维数值逐渐增大,孔隙发育程度逐渐增大,孔隙分布均匀程度逐渐增大。     

型煤气化的试验研究

阐述了气化用型煤的配料、制造工艺和气化试验的研究成果，分析了影响气化型煤强度的各种因素及其成型的最佳参数。对配制的无烟煤型煤在模拟煤气发生炉试验台上进行试验的结果表明：用型煤制造煤气与同质量块煤相比具有气化强度和气化效率高、成本低、资源广等特点。     

泥炭土型煤在合成氨生产中的应用研究(Ⅰ)

介绍在合成氨生产中,泥炭上型煤的研制机理、配制工艺及影响泥炭上型煤值量的主要因素.实验证明,泥炭土型煤代替石灰碳化煤球在技术上、经济上是可行的.     

放散面积对煤样瓦斯放散特性产生的影响

采用自主研发的型煤煤样瓦斯放散试验装置,以自制型煤煤样为研究对象,通过依次密封型煤表面,研究放散面积对型煤瓦斯放散特性的影响。结果表明：随着放散面积的减小型煤瓦斯放散速度减小,这种速度减小值的差距随着放散时间延长而逐渐缩短,放散速度曲线整体近似呈"L"型,但在曲线拐点处出现了速度"超越"现象,并发现在密封型煤两对立面对放散速度的影响比密封型煤两相邻面对放散速度的影响大;不同放散面积的瓦斯累积放散量与时间的关系仍然呈有限单调增函数,即不同放散面积瓦斯放散量随时间变化规律基本一致,但在相同时间段内不同的瓦斯压力下,随着型煤放散面积的减小,瓦斯累积放散量减小。     

稠化胶体防灭火特性实验研究

针对煤层自燃火灾的特点,研制出XK2-PR型稠化胶体,通过对XK2-PR型稠化胶体的配方、成胶机理、胶体性质及其影响因素的实验研究与分析,得出XK2-PR型稠化胶体具有一定的强度、渗透性、蠕变性、粘弹性,对水质依赖性小,耐酸碱,溶解速度可调,脱水很慢,有效期较长和灭火时不会产生水蒸汽等优良的防灭火特性.     

层燃锅炉复合颗粒燃料煤的研究

针对目前燃煤污染严重的问题,从煤炭的燃烧机理出发,结合动力配煤技术、煤炭分级燃烧、添加剂技术和生物质型煤技术原理,实验研制一种适合层燃锅炉燃烧的低污染的洁净燃料煤,并结合实验结果分析各种成煤原理.燃烧实验结果表明:该燃料煤的污染排放达到了一类地区标准;锅炉燃烧稳定、炉膛温度高、热效率高、炉渣含碳量低,具有显著节省能量效果;该技术是一种简便、投资小、收益快的洁净煤技术.