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以表征体元为最小单元的表征体元标准数值模仿

作者:admin 来源: 本站原创 时间: 2019-11-26 浏览次数:

  摘要:煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩全体不变性有着极其主要的影响。基于煤巷两帮煤体严沉变形的工程现实,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,成立了由Winkler可变形根本支承的顶板吊颈力学模子,阐发并了顶板的弯矩和挠度分布特征及纪律,提出了基于煤巷根本刚度效应的“控帮护巷”支护道理:通过加强两帮支护提高锚固煤体的根本刚度,控帮支护的间接节制两帮煤体的变形和,并进一步通过根本刚度效应改善整个巷道围岩的应力形态 ,顶底板变形,提高围岩承载能力和不变性。通过数值模仿阐发取现场工程试验,对根本刚度效应和“控帮护巷” 道理进行了阐发和验证。研究表白:正在两帮垂曲集中应力感化下,巷帮煤体压缩变形较着,顶板岩层随根本变形而弯曲下沉,两帮根本刚度对顶板变形量影响显著,是顶板变形的环节影响要素;正在顶板支护不异的前提下,加强两帮支护不只使掘进和采动影响期间的两帮的塑性范畴和移近量显著缩小,还无效地节制了顶底板的变形环境,是巷道围岩全体不变性节制的无效路子。研究工做深化了煤巷围岩节制中对巷帮支护主要性的认识,了控帮护巷的支护机理。

  摘要:水沙正在裂隙或破裂岩石中的渗入特征具有复杂性,研究水沙裂隙渗流特征对于突水溃沙机理具有主要意义。操纵便宜的水沙裂隙渗流试验仪器,通过改变沙粒径、浓度等要素进行水沙渗入试验,获得水沙正在裂隙中流动的畅后性特征。通过水沙裂隙渗流试验,获得了岩石裂隙中水沙渗流速度-压力梯度畅环曲线,阐发了畅环曲线的特征,简单注释了畅后现象的缘由。获得其渗入压力梯度取渗流速度正在一个轮回周期内构成了一条封锁畅后曲线,按照曲线的能否有交叉和往返曲线种变化类型;随沙粒径和沙浓度增大,曲线由I型向IV型。畅后性目标用最大畅后量Gp和畅环面积S描述,随沙粒径和浓度增大,这两者均呈增大趋向,但增幅并分歧步。进一步,操纵ANSYS Fluent软件进行水沙裂隙渗流场的数值模仿,获得了正在分歧要素影响下渗流场的变化纪律。数值模仿成果表白,粗拙裂隙流场物理量随时间波动;粗拙裂隙中水沙流动受壁面束缚感化,表示出流场物理量空间分布的随机性。模仿成果显示裂隙中水沙渗流场不不变,渗流场的压力丧失取沙粒径呈反向变化。裂隙横截面上水沙流体时均速度和湍动能分布受沙粒径和沙体积浓度影响很大,表示为极值点的偏移。此研究可认为进一步研究浅埋煤层突水供给参考。

  摘要:跟着我国煤炭资本开辟沉心的逐渐西移,西部地域目前已成为我国煤炭的从产区。总体上,我国西部矿区降雨稀少、蒸发强烈,构成了该区极端干旱缺水、生态懦弱的根基特征。以新疆哈密煤田大南湖矿区为例,针对该区侏罗系含煤地层具有成岩时间晚、物理力学强度低、遇水易泥化崩解等特征,采用类似材料模仿、数值模仿等手段,连系邻矿现场实测对比,全面研究了该区顶板采动导水裂隙的发育取演化过程、发育高度取形态特征、渗入性演化纪律以及正在该区进行水资本性开采(保水采煤)的可行性。研究成果表白:研究区侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育裂采比一般正在13.09~15.67,全体形态呈“梯台型”特征;采动影响范畴内裂隙发育、演化以及渗入系数的演化均呈现“不变添加-波动变化-恢复不变”变化特征,导高影响范畴内含水层的渗入系数较着增大,一般达到3~5倍;研究区从采煤层顶板具有“多含水布局下的高位隔水层”布局特征,具备了保水的根基水文地质前提前提;连系层的不变性、III-1上段含水层的静储量、开辟潜力以及正在研究区进行保水采煤可行性的分析评价,切磋了正在干旱矿区水资本性开采的主要意义。

  摘要:我国绿色煤炭资本量无限,实施煤炭精准智能开采是将来绿色采矿的必由之,此中地质保障手艺系统是主要的根本。从煤炭开采根本地质及其勘察、分析地球物理探测、地质钻探和矿井地质消息手艺平台等方面,系统地阐发了我国矿井地质保障手艺系统的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障手艺的成长趋向和标的目的。通过大数据、云计较、互联网等手艺平台,采用地质查询拜访、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数消息,建立基于天空、地面、井孔、地下、采煤工做面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模子的保障手艺系统,为煤炭精准智能开采供给所需的通明地质前提;研发三维和四维地球物理精细探测新方式、新手艺,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数从、被动源分析探测取成像智能化仪器设备,实现对开采地质前提的精准判识;成长由探测到监测,以及取掘进机械、采煤机械等一体化的预告识别系统,对影响开采的多灾源地质要素进行智能预测及,不竭扶植和完美煤炭资本分析开辟保障手艺系统;连系挪动智能终端APP,逐渐完成煤炭资本开辟过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度消息化和聪慧化,切实保障矿井平安高效出产;通过进一步加强高本质复合型地质专业手艺人才培育,开展大标准模仿尝试和手艺攻关,做到立异成长和手艺引领,出力推进煤炭资本开辟操纵的新成长。

  摘要:为研究分歧应力前提下深部煤体毁伤演化纪律及机理,以平煤十二矿己15-17220工做面的深部煤体为研究对象,进行了单轴压缩的及时CT扫描尝试,连系细不雅统计毁伤力学,提出了一种基于CT图像灰度值定义毁伤变量的方式,定量阐发了煤样单轴压缩过程中毁伤演化纪律。通过CT扫描尝试、压汞尝试和室内根基力学尝试,成立了可以或许反映固体基质分布的深部非均质煤样的三维数值几何模子,进行了合理的网格划分,确定了分歧材料组分的本构模子及其物理力学参数,正在位移节制加载前提下开展了煤样单轴压缩的数值模仿,定性研究了煤样单轴压缩过程中的毁伤演化纪律及机理。进一步,正在单轴压缩数值模仿根本上,通过对煤样分歧的环向应力,进行了5种分歧围压前提下煤样三轴压缩的数值模仿,从应力-应变曲线形态、煤样分裂形态及分裂角大小等方面定性阐发了三轴压缩前提下深部煤体毁伤演化纪律。成果表白:单轴压缩数值模仿的应力-应变曲线及毁伤演化特征取CT及时扫描尝试获得的成果具有较好的分歧性。跟着轴向应力的逐步添加,煤样毁伤顺次履历了零毁伤阶段、局部毁伤发生阶段、毁伤线性和非线性不变增加阶段和毁伤加快增加以致完全阶段。试件最终时其最大剪切应变率区域及塑性区都近似平行或垂曲于煤基质和煤杂质的交壤面,且毁伤发生的两个从面彼此垂曲。单轴压缩的整个过程煤样次要发生拉伸,应力后因为煤样的不服均变形才发生剪切。基于CT沉构的煤样三轴压缩的数值模仿获得的毁伤演化特征和典范的岩石毁伤演化的6个阶段可以或许很好的吻合,煤样次要发生剪切;跟着围压的增大,峰值强度、扩容点应力和强度均逐步增大,分裂比赛步减小,分裂角取围压之间近似呈负线性相关。正在数值模仿的网格划分、几何模子成立、材料参数和本构模子的拔取以及应力应变的计较方式等方面做出了优化,取得了较好的数值模仿结果,可以或许消弭尝试样品差同性带来的影响,且可以或许曲不雅精确地定性描述单轴和三轴压缩过程中的毁伤演化纪律。

  摘要:控制破裂后散体顶煤的流动特征和放出纪律是综铺开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的主要根本。分歧块度的顶煤正在松散煤块调集体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特征的主要影响要素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特征的影响,基于自从研制的放煤试验台,采用物理模仿试验和理论阐发相连系的方式探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。分歧块度级配前提下的放煤试验成果表白,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱屡次而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口核心线逐步方向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其活动轨迹根基合适横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒活动速度较着快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒活动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口当前,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,连系放煤试验成果确定了分歧顶煤块度级配前提下煤岩分界面理论方程的批改系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的批改系数kR的取值为0.30~0.35,采空区侧分界面理论方程的批改系数kL的取值为0.25~0.28;会商了顶煤块度级配对方程批改系数的影响纪律,发觉跟着顶煤平均块度的增大,kR和kL的取值范畴呈增大趋向。

  摘要:井工开采过程中采场应力的分布及演化纪律对于回采巷道及工做面围岩的不变性节制至关主要。本文将开切眼到停采的全数过程称之为采场全生命周期,且将采场应力分为工做面超前支承应力和工做面顶板应力两部门,基于材料力学成立了采场全生命周期内覆岩布局模子获得了分歧阶段超前支承应力的力学函数;借帮UDEC软件来阐发采动过程中覆岩布局的时空演化过程和超前支承应力的动态演化特征,获得了工做面超前支承应力和工做面顶板应力的协调非同步演化特征,认为单个周期来压内超前支承应力峰值会正在空间和时间上超前于工做面顶板应力峰值呈现,且二者均表示出周期来压前大于来压后的纪律,正在采场全生命周期内正在采动达到非充实采动和充实采动交壤点阶段先后达到极值,因而根据采场应力的演变纪律将采场全生命周期分为发生期(Ⅰ)、发育期(Ⅱ)、不变期(Ⅲ)3个阶段:发生期(Ⅰ)对应的是开切眼至根基顶初度来压,采场应力连结不变的迟缓增加;发育期(Ⅱ)对应的是周期来压至非充实采动取充实采动阶段的交壤点,采场应力连结分歧的增加速度;不变期(Ⅲ)对应的是充实采动曲到停采阶段,采场应力连结着较为不变的波动;通过对采场全生命周期及其应力的演化特征阐发及划区能够事后对回采过程中的高位应力区进行鉴定,及早采纳响应的办法,为采场的平安供给保障。

  摘要:西部矿区弱胶结岩层取中东部矿区岩层力学机能之间的不同认识不清是导致西部矿区开采过程中灾祸性变乱频发的底子缘由。通过现场调研、理论阐发、尝试室尝试等方式,研究了我国煤矿区弱胶结地层地区分布纪律,拔取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,阐发了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化纪律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解尝试。研究成果表白:弱胶结地条理要分布正在我国的新疆地域、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充实,岩石强度遍及偏低,具有较着的松、散、弱的特征;西部矿区岩性次要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度取埋深呈正相关,随埋深添加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率取埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深添加具有必然的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角取埋深无较着的相关性;尝试发觉弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,轮回次数越多,崩解后的粒径越小越平均,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的次要要素;弱胶结岩石强度遍及低于中东部同类岩石强度;成立岩石物理力学机能调集可进一步明白部岩石间不同。

  摘要:我国现有的矿山开采规划次要是基于浅部矿床开采实践所构成的,凡是只考虑经济取工程要素。正在采矿全生命周期开展开采规划,优先获取高档次的矿石,从而获得最大经济效益。深部开采处于“三高一扰动”惹起的复杂地质力学,高地应力的影响是深部矿山开采规划主要要素。本文开展了对深部高应力下金属矿全体规划范畴的文献调研和问题切磋。起首,必赢体育网以实现矿山资本开辟投资价值为方针,从计谋规划取和术规划两个维度分条理会商了深井矿山从全体到局部设想的过程,合用于一般深部矿山开采的全生命周期规划,并沉点阐发了岩石强度时效性对于开展深井矿山全体规划具有主要的现实意义。其次,阐述了当前国表里深井矿山正在高应力前提下的设想取结构,正“V”型及倒“V”型采矿挨次使用于深部均未能兼顾“改善应力形态”取“获取最大净现值”,抱负的四周型开采挨次不失为一种兼顾的采矿结构,但正在现实开采使用过程中,工程安插及采场应力形态还需进一步切磋。最初,指出了全体规划模子中的应力预测取校准对于预测高区域及指点深部开采规划的主要意义。正在深部矿山开采规划中充实考虑高应力的工程影响,若何将高应力及其随开采过程的演变纪律完全融入到开采规划中,还需开展进一步研究工做。

  摘要:我国西部地域发觉存有大量20 m以上特厚煤层,大部门无法实现露天开采,国表里均没有成熟的理论取手艺能够自创,为了实现20 m以上特厚煤层的平安高效开采,创制性地提出了特厚煤层卸压综铺开采手艺。采用60∶1的大比例类似模仿试验方式,研究20 m以上特厚煤层卸压综铺开采顶煤垮落破裂的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破裂的影响等。成果表白:当卸压工做面推进75 cm时,500 cm3以内的顶煤块体较稠密,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工做面推进135 cm时,体积为500 cm3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,取卸压工做面推进75 cm时比拟,块体比例添加了2%,块体数量添加了840个;当综下班做面推进17 cm时,累计体积达到500 cm3时几乎包含全数顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,取卸压工做面推进135 cm时比拟,块体比例添加了3.9%,块体数量添加了3 110个,二次破裂结果显著,能顶煤的成功放出。卸压开采阶段上位顶煤位移中位顶煤位移下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破裂程度最好。因为支架的支持感化,下位顶煤中发生多条较着的竖曲裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的频频支持感化较着推进了顶煤的破裂结果。

  摘要:煤矿开采中煤体常处于频频加卸载过程,研究煤体正在分歧加载速度反复载荷感化下的能量取机制对认清煤矿动力灾祸素质具有指点意义。操纵MTS81503伺服尝试系统,通过单轴轮回加卸载试验,连系能量和分形理论,获得了分歧加载速度下煤样变形各阶段能量储蓄积累、耗散和的机制及其取煤样碎块块度分布纪律的内正在关系,为开展反复载荷感化下煤岩分裂响应及机制的研究供给根据。试验成果表白:煤样能量具有较着的阶段性特征,可分为能量初始堆集阶段、能量加快堆集阶段和能量快速耗散阶段。煤样前耗散能所占比例履历了高—低—高的过程,而弹机能则相反,加载后期弹机能比例下降或耗散能比例的升高,预示着煤样进入加快阶段;能量集聚和取加载速度亲近相关,跟着加载速度的增大,峰值前弹机能所占比例逐步添加,煤样前更多的能量以弹机能形式储存正在煤样体内,岩石后,更多的能量被出来,煤样越猛烈,其宏不雅形态由剪切张拉和劈裂向弹射过渡;轮回加卸载下煤样碎块分形特征具有较着的分段性,正在小于尺寸阈值范畴内具有较好的自类似性特征,分歧加载速度下碎块分形维数为2~3,且随加载速度的添加成线性增加;加载速度越大碎块分形维数越大,煤样破裂程度越高,大块碎块所占比例越小,煤样碎块越破裂且单块碎块质量越小,煤样发活泼力灾祸的性越大。

  摘要:为研究层开采过程中下伏煤岩体卸荷毁伤变形演化特征,使用FLAC3D数值模仿方式及现场尝试丈量手段,以山西保德煤矿现实环境为研究布景,对层开采过程中下伏煤岩体应力、变形、塑性演化纪律进行了研究及验证。研究表白:层开采过程中,被层应力呈增大-减小-增大的变化纪律,下伏煤岩体应力正在空间上呈现出较着的“O”形应力分布纪律;受层采动影响,下伏煤层测点颠末原岩应力、应力集中、采动卸压、应力恢复四个阶段;最大应力集中系数取最小卸荷比为固定值,且呈现时间不异,工做面前方应力集中系数取工做面后方卸荷比均呈来去性变化,变化周期取工做面来压周期相关;本文实例中,最大应力集中系数约为1.32,此时测点遭到的z向应力值达到最大;最小卸压比约为4.4%,此时测点遭到的z向应力值达到最小,卸压结果最好;受应力变化影响,被层呈压缩-恢复-膨缩-回缩的根基变化纪律,最终形态连结必然的膨缩变形,取应力分区相对应,按照分歧变形特征可将下伏煤层分为原岩形态区、压缩变形区、卸压膨缩区、变形恢复区;本文实例中11号煤层最大膨缩变形量约为06%,此时测点裂隙最为发育,增透结果最好,有益于瓦斯卸压抽采;受应力变化影响,下伏煤岩体塑形区域范畴正在空间上呈先xyz三向增大-x轴标的目的单向增大y轴z轴两个标的目的不变的变化纪律;跟着工做面的回采,被层煤体塑性区范畴正在x轴标的目的不竭添加;通过实测保德煤矿81307工做面回采过程中下伏11号煤地应力、膨缩变形量,对深部煤岩体卸荷毁伤变形演化特征数值模仿成果进行了验证,下伏11号煤地应力、膨缩变形量变化纪律取数值模仿纪律较为吻合。

  摘要:按照岩体的非平均性和存正在初始裂纹的特征,正在二维无限差分法式中成立了非均质体二维模子,并正在模子中考虑初始裂纹的影响,操纵法式中的自带编译言语,实现了从命分歧分布的初始裂纹的长度和角度的赋值。正在模子中,操纵亚临界裂纹扩展理论描述取时间相关的裂纹亚临界扩展过程,计较过程可表现裂纹扩展的时间效应,从而实现对所模仿布局的寿命预测。模子中裂纹的扩展体例假定为构成翼型裂纹的形式,操纵翼型裂纹的简化模子对裂纹的扩展尺寸,应力强度因子等参数进行计较。正在每一计较步中,每个单位中的裂纹扩展标的目的取该时辰单位所受应力环境相关,应力强度因子取该单位所受应力大小及翼型裂纹简化长度相关。操纵该模子对高地应力前提下孔敞开挖卸荷导致围岩的过程进行模仿,阐发了深部岩体开挖导致的围岩纪律,对分歧的孔洞外形和初始裂纹的分布环境别离进行了阐发,计较成果显示了非持续分裂的构成取初始裂纹角度分布的关系:分区分裂的表示形态取初始裂纹和最大压应力的夹角相关,而且分歧初始裂纹角度均值也会导致围岩分裂时间分歧。通过成立的多种孔洞外形开挖模子,对分歧孔洞外形围岩分裂形态及时间的纪律进行总结,发觉不异计较步数内方形孔洞周边围岩处单位数量最多,圆形孔洞周边围岩单位数量起码。研究成果了裂纹的分布对孔洞周边围岩形态的影响,对裂纹扩展的时间效应的阐发可实现对围岩程度和范畴的预测,可为深部高地应力前提下致裂非爆持续开采的实施时间和体例供给指点。

  摘要:跟着中厚煤层不竭开采完毕,薄煤层开采比沉将不竭加大,其平安、高效开采日显主要,但因为开采空间无限、前提恶劣,采煤机易呈现设想布局不合理、工做形态不不变、靠得住性差等问题。以MG2*100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS成立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模子,基于破煤理论成立了采煤机螺旋滚筒的力学模子,通过MATLAB编制了相关法式处理了刚柔耦合虚拟样机模子载荷添加的问题;通过虚拟仿实获取了环节零件输出轴、壳体、架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域消息,以30组分歧牵引速度仿实模子的仿实成果成立了各环节零件的最大应力分布函数;以应力-强度干与靠得住性理论为根本,连系各环节零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,正在考虑载荷感化次数环境下,成立各环节零件正在随机载荷多次感化下的靠得住度计较模子。经阐发计较获得输出轴、架、壳体的靠得住度别离为0.978,0.536及0.614,研究发觉:架取壳体存正在应力集中现象,应力最大别离位于架腹板取花键轴订交处及壳体惰轮轴孔后侧取减速器承载部门订交处。正在对亏弱零件改良后,架、壳体的靠得住度别离达到0.9690和0.9974,满脚利用要求。该方式可无效缩短产物设想周期,提高采煤机环节零件的设想质量及靠得住性。

  摘要:为处理矿井通风系统阻力测定过程中部门巷道受限于现场测试前提而导致的风阻测不准、以至无法测定的问题,研究了基于节点压能的风量反演风阻算法,提出利用两组风量数据及部门节点压能数据反演风阻。针对算法的病态性质,对算法病态的缘由进行了阐发,得出反演风阻方程系数矩阵稀少性和通风系统拓扑布局对算法的影响是导致算法病态的两个次要缘由。基于此,提出基于角联子网的风量反演风阻病态改良算法取基于策略的风压传感器优化安插算法,给出了算法步调及法式框图,可以或许处理风量反演风阻算法的病态问题,实现布点合理、数量较少的风压传感器的优化安插。将上述算法使用于23条分支、16个节点的通风收集,验证了所有传感器安插方案下的风量反演风阻算法,此中65.2%的方案下的算法都是病态的。笔者使用本文提出的算法给出了角联子网划分方案及9个布点的风压传感器优化安插方案,正在此根本长进行了风量反演风阻计较。成果表白:算法正在实现了风压传感器优化安插的根本上,精确地反演了风阻,误差节制正在10-4以内。算法正在现场使用时连系矿井监测系统,能够进一步实现及时的通风系统根本参数(风量、风压、风阻)的采集、校验、计较、存储取反馈,是矿井智能通风的根本性研究。

  摘要:我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地域,做好煤炭开采过程中对含水层的工做极为主要。为研究合用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水手艺,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,连系非线性回归阐发方式,研究洛河组地层分歧深度砂岩渗入性变化;开展水化学测试,阐发非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;连系地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。正在查明洛河组含水地层非均质性的根本上,成立含水层下段受裂隙带波及前提下地下水渗流数值模子,研究基岩含水层局部受裂隙带影响前提下的渗流纪律。按照渗流纪律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采手艺,连系彬长矿区工做面开采现实揭露珠位变化环境对其进行验证。研究表白,洛河组含水层渗入性随地层深度的添加而呈负指数降低,跟着埋深增大含水层水化学类型由HCO3-Ca型为SO4-Na型,同时上段的单元涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流前提分歧,垂向非均质性较强。工做面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降较着,上部未遭到波及段水位降深无限,整个含水层不会呈现水位同一下降的现象,而是呈现出分歧层位水位降深差分歧的差同性渗流纪律。鉴于此,提出操纵含水层非均质性特征,以节制含水层上段水位降深为焦点,答应导高恰当波及含水层下段的“控水开采”手艺,有帮于缓解深埋煤层采煤取保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场使用表白,洛河组含水层现实渗流特征合适本次研究,控水开采手艺可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目标。

  摘要:我国西部生态懦弱区采煤惹起的水资本和地量变化,曾经严沉限制了矿区经济、社会、的可持续成长。通过梳理保水采煤、煤矿区地质承载力的研究进展,连系目前西部富煤缺水地域的地质现状,提出了基于保水采煤的地质承载力内涵及根基研究思和框架。阐发认为:基于保水采煤的地质承载力研究,应将保水采煤取地质承载力理论无机融合,系统阐发“采煤勾当—水资本—地质效应”感化机理,从寻求煤炭开采、水资本、地表生态3者之间的最优解中阐述内涵。地质承载力评价方式研究,可采用属性阐发、生态需求阐发、数值阐发、突变理论等方式,沉点研究评价目标的量化方式、分析评价方式、承载能力及承载形态品级划分方式。对于承载能力的计较,可采用模仿尝试,取得典型煤矿区承载能力下地质取开采强度临界值的关系数据,进而提取出节制和减轻煤矿区地题的保水采煤手艺方式,确定合理的开采强度和规模。正在承载力评价和计较的根本上,提出地质承载力影响要素的协同监测手艺方式,并给出了承载力预警品级鉴定尺度。所提出的基于保水采煤的地质承载力内涵及根基研究思,以期丰硕和成长保水采煤及地质承载力的科学内涵,为西部生态懦弱区煤炭资本开辟取水资本协调成长供给理论取手艺支撑。

  摘要:沁水盆地南部煤层气程度井开辟10 a实践表白,不异地质前提下分歧类型程度井开辟结果存正在较大差别,亟需就程度井开辟地质顺应性进行深切研究。基于樊庄—郑庄区块程度井开辟现状,通过出产数据统计阐发,连系煤矿井下察看和室内尝试,研究了程度井完井体例、储层体例的地质顺应性。成果表白,地应力大小、标的目的和煤体布局决定程度井完井体例。程度井完井体例次要包罗裸眼完井、套管或筛管完井等,正在程度井井眼不变的前提下采用裸眼完井经济效益最好。但埋深跨越600 m时,煤岩承受的垂向应力大于抗压强度,裸眼程度井易垮塌,应利用筛管、套管完井;当埋深为600~700 m时,筛管程度井产量可达3 000 m3/d以上,可用筛管完井;当埋深大于700 m,需要进行压裂,用套管完井。程度井井眼取煤层最大程度从应力标的目的之间夹角越小,井眼遭到的无效应力越大,裸眼井眼越容易变形垮塌,应采用筛管、套管完井,当程度井井眼垂曲于煤层最大程度从应力标的目的时,裸眼程度井产量最高,能够采用裸眼程度井完井。程度井井眼穿过碎粒、糜棱煤发育区,裸眼井眼易垮塌,裸眼程度井平均单井产气量仅1 000 m3/d摆布,而筛管程度井能够达到4 500 m3/d摆布,应采用筛管完井。煤层微不雅裂痕发育程度和垂向非均质性决定程度井能否需要压裂,微不雅裂痕发育程度能够用裂痕指数定量表征。当裂痕指数高于100时,筛管程度井产量一般高于3 000 m3/d,开辟结果较好;当裂痕指数低于100时,储层渗入性差,单井节制面积小,筛管程度井产量低于1 000 m3/d,分段压裂后储层渗入率提高,产量达到7 000 m3/d以上。煤层垂向上存正在局部裂痕指数小于100的低渗层时,气体垂向渗流阻力大,筛管井产气结果差,需进行分段压裂,分段压裂程度井产量可达到8 000 m3/d以上。

  摘要:深部高地应力下硐室围岩蠕变力学参数不准已成为限制岩体工程理论阐发和数值计较成长的“瓶颈”问题,因此确定靠得住的岩体蠕变参数办事于工程现实成为沉点关心的课题,为此提出基于位移增量性阐发的高地应力下硐室群围岩蠕变参数的智能反阐发方式。该方式基于描述深部高地应力前提下围岩蠕变随时间特征的分数阶微积分的蠕变本构模子,取较为典型的从硐室顶拱位移、拱肩位移和边墙位移做为表征围岩的特征目标,从参数性阐发动手,确定模子中对位移较为的5个蠕变参数(瞬时剪切模量、黏性系数、黏弹性剪切模量、黏弹性系数、分数阶系数β),并遵照“大值准绳”和“性准绳”提取位移增量数据,输入从厂房和从变室等分歧的现场位移增量监测消息成立大都据融合的顺应度函数,采用平均设想方式构制各参数分歧程度组合的进修样本和锻炼样本,通过遗传算法取神经收集相连系的智能优化算法正在解的全局空间进行搜刮,确定反演蠕变参数值,最终通过灰色联系关系度和后验差法结合校核位移增量实测值取计较值。实例阐发成果不只表白智能优化算法获得的硐室围岩蠕变参数靠得住性高,也验证了该法的无效性和合,同时为深部高地应力大型硐室持久不变性评价时参数确定供给一个新手段。

  摘要:地道、矿山巷道和硐室等地下岩石工程中揭露的层状岩体往往具有分歧的产状,层理弱面的标的目的取次要动荷载感化标的目的存正在多种组合,响应的动态各向同性力学特征和变形特征对地下岩石工程平安不变具有至关主要的影响。本文针对冲击载荷下倾斜层状岩体中巷道围岩不变性问题,拔取一种层理构制显著的黄砂岩,此中层理倾角φ为层理面取加载标的目的之间的夹角,加工制备倾角别离为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的7组预制地方圆形孔洞板状试样(尺寸为宽度60 mm×高度60 mm×厚度15 mm),正在75 mm杆径分手式霍普金森压杆(SHPB)试验平台长进行冲击压缩试验,并利用高速摄影仪及时记实试样动态裂纹扩展演化过程,研究分歧层理倾角前提下预制核心孔洞层状岩石的动态力学参数、裂纹扩展演化过程及最终模式等动态压缩力学特征变化纪律。成果表白,峰值应力处试样的峰值应变正在0.008 1~0.012 37范畴变化,跟着层理倾角的添加,试样动态抗压强度、弹性模量及峰值应变全体均呈先增大后减小的变化纪律;初始起裂裂纹老是从孔洞周边压应力集中处萌发,随后逐步构成宏不雅裂纹,宏不雅裂纹为剪切裂纹或拉剪复合裂纹;倾角0°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的复合张剪,倾角15°~45°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的剪切,倾角60°~90°试样最终发生穿越层理的类X型剪切;操纵正交各向同性板理论计较孔洞周边应力分布,发觉跟着层理倾角的添加,孔洞周边应力集中系数的峰值也逐步增大,且层理倾角为0°,15°,30°,45°的试样孔洞周边最大压应力呈现正在θ(θ为孔洞周边肆意一点的极角)为74°,81°,86°,90°及关于原点核心对称的254°,261°,266°,270°处,同时试验中不雅测到响应的层理倾角试样别离正在为88°,85°,79°,70°及关于原点对称的271°,264°,262°,252°处萌发剪切裂纹,取理论阐发成果吻合较好。层理标的目的取冲击载荷平行时,层状岩体中巷道围岩对冲击载荷的承载能力最弱。针对钻爆法分台阶开挖硐室或爆破施工中存正在近距既有巷道,应合理安插爆破载荷的标的目的,避免层理标的目的取爆破载荷之间的夹角过小而导致巷道失稳。

  摘要:近距离煤层群复合采动影响下,层间岩层中隔水层的不变性至关主要。若层间岩层中隔水层的不变性蒙受,则上覆采空区中的积水会向下方渗流扩逸,以至霎时涌出,下部煤层的平安开采。提出了复合采动影响基层间隔水节制层的根基概念,使用毁伤力学的根本理论建立了复合采动影响基层间岩体毁伤参量D的计较模子,别离研究了毁伤参量D取层间岩体抗压强度及范畴之间的关系,阐发了分歧前提下复合采动毁伤对层间隔水节制层不变性的影响。研究成果表白:① 层间隔水节制层是指复合采动影响基层间岩体中不发生破断失稳且能起到阻隔上方采空区积水向下渗流扩逸的节制岩层。② 毁伤参量D能够用来权衡复合采动影响基层间岩体的毁伤程度。③ 层间岩体抗压强度RD取毁伤参量D的关系为:跟着毁伤参量D的增大,层间岩体的抗压强度RD表示出线性递减的变化趋向,其折减系数为1-D。④ 层间岩体范畴取毁伤参量D的关系为:层间岩体的最大深度/高度Hmax及其距工做面端部的距离Lmax均跟着毁伤参量D的增大而添加;D越大,Hmax和Lmax的增幅也越大。⑤ 层间隔水节制层的不变性取复合采动发生的叠加毁伤亲近相关;通过度析考量上下煤层多沉开采后层间岩体的毁伤范畴取隔水节制层的层位关系,全面阐发了6种分歧前提基层间隔水节制层的不变性,并给出了合理无效的节制办法,来减轻上覆采空区积水对下部煤层开采的,并保障平安出产。复合采动毁伤对层间隔水节制层不变性的影响研究可认为积水采空区下伏煤层的平安开采供给理论指点。

  摘要:为处理变压吸附法提纯煤层气中甲烷碰到的吸附剂难题,以我国海南产椰壳炭化料为原料,采用二次炭化-水蒸气物理活化工艺制备生物质基活性炭,采用高压电子天平丈量了298 K、0~1.0 MPa下CH4/N2正在制备得椰壳活性炭上的吸附等温线,操纵比概况积和孔径吸附仪丈量了活性炭的孔径布局,细致研究了活化工艺参数对CH4/N2吸附分手机能及孔隙布局的影响。通过变压吸附安拆查验了最佳工艺参数前提下制备椰壳活性炭的CH4提浓结果。研究成果表白,跟着活化温度的提高,均衡分手系数逐渐减小,吸附容量逐渐添加,最佳活化温度为850 ℃;均衡分手系数和饱和吸附容量均随水蒸气流量的添加呈先添加后减小的趋向,最佳水蒸气流量为2.0 kg/h;均衡分手系数随活化时间耽误先添加后减小,甲烷饱和吸附容量逐步递增,最佳活化时间为40 min。升高活化温度对孔布局的发育影响显著,比概况积、微孔孔容和总孔容均呈递增趋向,表白升高温度有益于微孔的发育,可制备出微孔发财的活性炭。变压吸附评价成果表白正在水蒸汽活化工艺最优前提下制备得椰壳活性炭可将20%CH4-80%N2模仿煤层气中的CH4体积浓度提高到48.3%,提浓幅度大于25%,收受接管率为80.58%,产能达到108.82 m3/(t·h);同时,该吸附剂对中高浓度煤层气也具有较好的分手结果,表现出较好的分手机能。

  摘要:地下水库储水手艺已成为西部矿区实现煤炭高效开采纳水资本并沉的主要路子之一,而煤柱坝体的不变性是地下水库设想中极其主要的部门,对地下水库不变性起决定性感化。煤柱坝体既要煤炭平安开采,也要保障地下水库平安运转。地下水库煤柱坝体的不变不只取埋深、采动应力、地质构制等工程地质前提相关,也取水感化下的弱化感化亲近相关。为研究煤矿地下水库煤柱坝体正在水感化下强度弱化纪律,拔取西部矿区麻地梁矿5煤为研究对象,开展煤样无损浸水试验和分歧含水率及频频浸水前提下单轴压缩试验。研究获得:分歧含水率的煤样正在0~20 h内,含水率快速增加;20 h之后,含水率增加变缓,正在20~70 h,含水率慢速增加;正在70~140 h,煤样含水率增加接近不变;煤样含水率跟着浸水时间的添加而添加,但增幅逐步削减,最终趋于不变;跟着含水率(浸水次数)的增加,煤样单轴抗压强度逐步降低,峰值应变逐步增大,弹性模量逐步降低。相较于干燥煤样,初度饱水煤样、浸水3次煤样单轴抗压强度别离降低了27.1%,50.0%,弹性模量别离降低34.6%,58.5%。连系尝试室试验成果,使用弹塑性力学理论切磋了煤柱坝体正在分歧含水率下区、塑性区宽度,开展了考虑覆岩压力、水压力以及水的弱化感化下煤柱坝体宽度设想研究,并连系麻地梁矿的工程地质前提,对其地下水库坝体的宽度进行了设想。同时,进一步阐发了煤柱坝体宽度的影响要素,获得含水率、埋深、煤层采厚均对煤柱坝体宽度有很大影响。

  摘要:煤炭天然发火存正在较着的介标准特征,使用介标准科学理论将煤炭天然发火的微不雅反映机理取宏不雅变化特征相联系关系,有帮于推进煤自燃范畴的深切研究。起首阐发了单煤颗粒、煤颗粒聚团及煤堆3个标准的区别及彼此联系,指出标准之间准确的消息传送是多标准模仿的前提,煤自燃范畴标准消息传送的次要体例是“标准上联”。从数学建模角度提出煤颗粒聚团的素质就是煤堆的表征体元,以表征体元为最小单元的表征体元标准数值模仿是一种忽略聚团内布局变化的基于宏不雅数学模子的计较方式,相对应的表征体元内考虑单煤颗粒彼此影响的孔隙标准数值模仿是一种基于微不雅数学模子的计较方式,由此明白了煤自燃研究中介标准II所正在的堆积态煤体条理的物理过程取数学概念。其次基于表征体元标准的定义,考虑瞬时孔隙率和高温辐射换热特征,成立了持续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和浓度方程,简述了求解过程,指出需要由孔隙标准模子获取的参数有孔隙率、渗入率、对流换热系数等。接着阐述了基于格子玻尔兹曼方程、考虑内部孔隙布局的孔隙标准微不雅模子,并用实例展现了采用工业CT手艺获取煤岩体孔隙物理布局、3维数字沉构及表征体元提取的步调。最初操纵分歧标准之间参数的本构关系,提出从孔隙标准获取宏不雅节制方程中孔隙率、渗入率、惯性系数和对流换热系数的标准上联方式,从数学上实现了孔隙标准微不雅模子到表征体元标准宏不雅模子之间的消息传送,从而完成了从孔隙标准到表征体元标准的多标准物理建模和数学建模。

  摘要:岩体非线性特征随深度添加不竭凸显,其力学参量现场及时切确丈量及持久监测,为地应力解除过程中岩体变化特征及应力监测供给了需要的根本。然而目前岩石力学参量测定多基于室内力学试验,时效性及拟合方式城市对测试成果带来误差。保守耦合超声波发射、领受探头对接触面平整性要求高,无法实现安插于现场钻孔内的长效监测。基于干耦合点接触声波探头测速手艺,通过对声波发射、领受探头设想,电板不变性及去噪算法研究,研发出具有瞬时采集、无线传输功能的数字化波速采集系统。通过对统一区域取自现场加工的50 mm×100 mm花岗岩岩样及地应力解除岩芯,别离进行室内力学试验及波速测定,以计较获取响应静态、动态弹性模量。成果表白:起首,自研发基于干耦合点接触声波测速采集系统,对分歧工做接触面顺应性较好,数据误差正在规范答应范畴内。其次,对于统一区域不异岩性分歧标准、形态的岩样,其动态、静态弹性模量关系相互间具有合用性。这就为现场基于干耦合点接触声波测速计较获得的岩体动态弹性模量,推算其静态弹性模量供给了根据。进一步的,基于干耦合点接触声波测速数字化采集系统,岩体动、静态力学参数正在现场地应力岩芯解除过程及岩体持久监测过程中的及时采集及阐发研究,具有必然的可行性。