网状裂缝性岩心室内敏感性实验研究

选用人工制取的不规则网状裂缝岩心来进行应力敏感性和温度敏感性进行实验研究。应力敏感性越显著；有效压力对网状裂缝性岩心产生的渗透率下降是不可恢复的；网状裂缝性岩心随温度升高，渗透率下降。     

致密储层应力敏感性与力学特性关系实验研究

致密储层极差的物性、特殊的微观孔隙结构特征及粘土矿物的赋存状态,造成储层极易受到应力损害,使渗透率降低,直接影响产能。利用三轴应力实验和智能岩芯流动实验,测定了致密储层力学特性,及煤油和KCl溶液驱替下的渗透率损害情况,并分析了应力条件下致密储层渗透率损害率与岩石力学特性的关系。研究结果表明:实验流体的选择对渗透率损害影响很大,KCl溶液渗透率损害程度远高于煤油测定结果;渗透率损害率,随着弹性模量增大呈对数函数减小,随着抗压强度升高呈幂函数减小。研究成果深化了对致密储层渗透率、岩石力学特性和有效应力关系的认识,对致密储层高效开发有一定指导意义。     

巨厚砾岩下薄保护层开采应力控制防冲机理

以典型巨厚砾岩影响的冲击危险矿井为背景,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,对薄煤层作为保护层开采的区域应力控制防冲机理及防冲效果进行分析研究。研究结果表明,在保护层与被保护层距离一定的前提下,被保护层的卸压梯度和范围与保护层的开采范围呈正比。保护层开采范围越大,上覆岩层内的高应力释放的空间越大,被保护层回采工作面及其区段煤柱仅承受本区段开采产生的采动应力,使"顶板-煤层"结构体处于低应力环境中,冲击地压得到控制。     

深部巨厚砾岩层下高应力煤柱冲击地压防治技术

为解决深部巨厚砾岩层下高应力煤柱附近工作面冲击地压防治问题,以华丰煤矿2410工作面和2409工作面遗留煤柱为研究对象,从采掘布置、原岩应力和采动应力等方面分析其对诱发冲击地压的影响。结果表明:2410工作面过2409煤柱期间冲击危险性较高,局部具有高冲击危险性,该条件下的冲击地压主因以遗留煤柱或区段煤柱周围形成的高应力冲击地压为主,同时伴随着煤柱失稳或采动引发巨厚砾岩层运动产生矿震诱发冲击地压。据此提出在掘进期间采用煤层大直径钻孔卸压为主的边卸压边掘进的防冲措施和工作面回采期间煤柱多轮大幅度卸压的防冲措施,与此同时采用煤粉监测、微震监测等方法进行冲击地压综合监测,从而降低了冲击地压危险性。     

巨厚上覆砾岩厚度对采动围岩应力演化影响规律数值模拟研究

针对受巨厚砾岩影响的跃进煤矿23130工作面下巷多次发生冲击矿压现象,研究了上覆砾岩的厚度对采动围岩应力演化影响规律。运用FLAC2D数值模拟研究了在上覆不同厚度砾岩条件下23090和23110工作面回采过程中对相邻工作面煤体应力场分布,以及23130工作面下巷开挖过程中应力演化的影响规律。研究表明:上覆砾岩厚度越大,回采后影响范围越大,使相邻工作面煤岩体的最大应力值越大。23130工作面下巷开挖过程中随着砾岩厚度的增加,垂直应力降低幅度越大,应力差越大,底板塑性破坏越严重,越容易发生冲击矿压。     

煤岩渗透特性实验研究

中低阶煤层气资源丰富,占全国煤层气预测资源量的26%。煤储层中含有诸多微裂隙,在储层的应力状态发生变化时,储层内部结构发生改变,储层的物性参数随之改变,煤层表现出明显的应力敏感性。为了研究煤岩渗透特性,选取山西晋城裂缝发育良好的煤岩,采用岩石力学三轴实验系统,通过施加不同驱动压力、不同有效应力,探究了不同驱动压力、不同有效应力下储层渗透率变化规律。结果表明,驱动压力不变的条件下,随着有效应力的增加,煤岩岩芯的渗透率降低,当有效应力由0.5 MPa增大到2.0 MPa时,渗透率降低60%以上;在有效应力不变的条件下,随着驱动压力的增加,煤岩岩芯的渗透率呈指数形式降低。     

圆板式基础应力分析与实验研究

圆板式基础在水塔、烟囱等构筑物中广泛应用,为了更好地了解其受力破坏的真实情况,对圆板式基础进行光弹性应力实验,将实验数据与弹性薄板理论计算结果相对比,并进一步地利用ANSYS对其进行三维有限元弹性分析,为圆板式基础确定其合理的计算分析方法提供了依据。     

气藏含束缚水储层岩石应力敏感性与产能物性下限研究

在低渗透油气田的勘探开发过程中,储层岩石的应力敏感性得到了极大的重视,应力敏感的作用与常规的速敏、酸敏、水敏、盐敏和碱敏作用一样对储层的物性变化起着重要的作用;并且直接影响了产能的物性下限.以四川盆地蜀南河包场地区气藏含束缚水储层的岩石实验分析资料为例,分析了应力敏感性研究机理、应力敏感性与物性下限的关系.通过模拟了气藏衰竭的开发过程,获知地层孔隙压力下降,即储层有效应力增加对储层有效渗透率的影响.研究表明,对于包界地区须家河组低渗气藏,其衰竭开发过程中,地层压力下降造成的应力敏感损害不超过50%,即应力敏感性为弱-中等偏弱.低渗透储层的产能界限确定必须考虑固液耦合的影响,当岩样渗透率高于0.3×10-3μm2后,渗透率损害率呈平缓下降趋势,应力敏感损害弱.     

圆板式基础应力分析与实验研究

圆板式基础在水塔、烟囱等构筑物中广泛应用，为了更好地了解其受力破坏的真实情况，对圆板式基础进行光弹性应力实验，将实验数据与弹性薄板理论计算结果相对比，并进一步地利用ANSYS对其进行三维有限元弹性分析，为圆板式基础确定其合理的计算分析方法提供了依据。     

煤储层应力敏感性及影响因素的试验分析

采用鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层样品,通过煤样的应力敏感性试验,分析了煤储层应力敏感性及有效围压、煤中裂隙和含水情况等对煤储层应力敏感性的影响。研究结果表明:煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,当有效应力从2.5 MPa增加到10 MPa时,煤样无因次渗透率为0.10～0.28,平均低于0.15,渗透率损害率为71.92%～90.14%,平均为84.59%。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降,应力敏感性最强;有效应力在5～10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降,应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。含裂隙煤样初始渗透率较高,且应力敏感性相对较小;但在升压过程中产生不可恢复的塑性变形大,导致降压后不可逆损害率相对较高。同样,含水煤样的渗透率随有效应力的增加而快速下降,含水条件下的应力敏感性也更明显。     

低煤阶应力敏感性机理及其对产气的影响——以二连盆地为例

为研究低煤阶应力敏感性机理,建立双重孔隙介质应力敏感性模型和产气预测模型,基于应力敏感性实验和数值模拟,讨论了应力敏感性对高、低煤阶的产气影响。研究表明:应力敏感性与煤岩微观结构、力学参数、压缩性质有关,弹性模量越小、裂缝压缩系数越大,应力敏感性越强;含裂缝煤岩应力敏感性强于无裂缝煤岩,多次升降压会造成渗透率的不可逆降低;非连续排水会产生地层压力波动,产气量比连续排水时要低,而且应力敏感性越强,非连续排水对产气影响越大;应力敏感性对霍林河地区产气影响大于樊庄地区,针对巨厚煤层、强应力敏感性的特点,可试验直井\"分段间接\"压裂、顶板\"L\"型水平井分段压裂以降低应力敏感性、改善渗透性,提高单井产量。     

基于ANSYS Workbench的采煤机惰轮轴优化设计

惰轮轴是采煤机牵引部重要的组成部件,文章通过对采煤机惰轮轴进行参数化建模,对其在ANSYS-Workbench环境下进行有限元分析,得出了惰轮轴的应力分布状况,并对各参数变化对最大应力影响进行了灵敏度分析,得出了各参数与最大应力的关系曲线;利用灵敏度分析的响应曲面对惰轮轴进行了优化设计,使得在满足强度前提下,减轻了惰轮轴重量,节约了成本。     

超深井急倾斜薄矿体开采关键影响因素模拟

为了得到急倾斜薄矿体深井开采岩层移动规律,分析各主要影响因素对岩层移动的影响程度,可运用正交实验分析方法对主要影响因素进行敏感度分析,并将地表最大下沉量及下沉边界范围设为评价参数,能够简单快捷地得出各因素对评价因素的敏感度排序及相关趋势。研究发现,两个评价因素同开采深度、岩体质量水平呈正相关,而同矿体角度水平呈负相关,矿体厚度影响趋势不明显。     

矿柱稳定性影响因素分析及合理尺寸设计

在回采埋藏较浅的矿床时,往往需要留设永久矿柱来保证地表构筑物的稳定性,在保证矿柱安全的前提下,科学合理地设计矿柱宽度至关重要。本文以某铁矿为研究背景,运用Hoek-Brown强度准则与矿柱面积承载理论推导出了采用充填法的矿山的矿柱安全系数表达式,设计了正交方差试验来分析影响矿柱稳定性因素的敏感性,并研究了矿柱安全系数与各主要影响因素间的定量关系,结果表明:对矿柱稳定性影响最显著的因素为开采深度、充填体水平应力、矿房宽度、矿柱宽度,矿柱安全系数分别与之呈指数递减、指数递增、多项式递减与多项式递增的关系。根据该铁矿开采技术条件,计算出矿房宽度40m时,矿柱合理宽度为9m,并用数值模拟验证了其开采合理性。     

巷道复合顶板离层的影响因素敏感性分析

为分析各种因素对复合顶板离层的影响程度,选用原岩应力、巷道宽度、复合顶板岩性、复合顶板厚度及结构面黏结力和内摩擦角6个因素5水平的正交实验数值,模拟分析了不同条件的离层值和结构面分离范围.结果表明:巷道宽度和复合顶板厚度对层间离层值和结构面分离范围都产生显著影响,随巷道宽度增加和复合顶板厚度减小,离层值和结构面分离范围近于线性增加;一定范围内原岩应力、复合顶板岩性对结构面分离范围产生显著影响,对结构面层间离层有一定影响;结构面黏结力和内摩擦角对离层和结构面分离范围影响很小.     

邓肯—张E-B模型参数对心墙土变形的敏感性研究

有限单元法是一种常见的分析岩土结构变形的数值计算方法,其土体模型参数的准确性是计算结果高可靠性的保证.邓肯—张E-B模型是坝体变形分析计算中常用的一种非线性弹性模型.以一心墙坝为例,针对模型参数的敏感性进行大量的非线性有限元计算,计算结果表明:影响心墙土变形的主要参数为K,Rf和φ,n对心墙土变形的敏感性较低.随着K和φ的增大,心墙土竖向位移减小;随着Rf增大,竖向位移增大.从整体来看,邓肯-张参数对竖向位移的敏感性要大于对有效应力的敏感性.     

类岩石材料脆性特征与配合比方案试验研究

为获得具有与砂岩相近变形及脆性特征的类岩石材料配比,以骨料含量、水泥石膏比和重晶石含量为影响因素条件,采用正交试验配制了 25 组类岩石材料,并开展物理力学试验。 由 E/ σc 变形指标与 σc / σt 脆性指标对类岩石材料和原岩进行比较分析,确认符合原岩基本变形指标与脆性指标的试验方案。 采用极差对类岩石材料进行敏感性分析。 研究表明:试样密度的主要影响因素为水泥石膏比,且随水泥石膏比例下降而下降;试样单轴抗压强度、抗拉强度与弹性模量的主要影响因素为骨料含量,且随骨料含量的上升,均出现上升—下降—上升趋势。 进一步对试验数据进行多元线性回归分析,计算得出其线性回归方程并进行演算,结果与原岩数据有较高的一致性。     

倾斜煤层底板破坏深度计算方法及主控因素敏感性分析

为研究倾斜煤层底板破坏主控因素对底板破坏深度的敏感性,根据弹性力学中的半无限体理论建立了沿煤层倾斜方向底板破坏深度求解力学模型,计算了倾斜煤层底板采动最大破坏深度。以阳城煤矿的采场条件为工程背景,基于FLAC3D数值仿真软件,按照正交试验设计方案对3306工作面底板破坏特征进行数值模拟。运用矩阵分析法以及方差分析法对模拟结果进行分析计算,确定各主控因素对底板破坏深度的敏感性。研究表明:(1)随着工作面推进距离的增大,底板最小主应力值与承压水压值越来越接近,且最小水平主应力与底板承压水压相等的区域不断扩大,底板突水危险性增加。(2)各主控因素对底板破坏深度影响的主次顺序为:工作面斜长采深黏聚力采厚煤层倾角水压内摩擦角,方差分析结果显示,各主控因素中工作面斜长对底板破坏深度的敏感度为高度显著;采深较为显著;黏聚力显著;采厚、煤层倾角、水压以及内摩擦角不显著。(3)运用矩阵分析法确定了正交模拟试验的最优方案,即按照此方案实施后底板破坏深度最小,可有效降低矿井底板突水的危险性。     

千秋矿综放面巨厚悬空砾岩层采动应力分布特征数值模拟研究

利用离散元软件UDEC4.0对千秋矿21141综放工作面在巨厚悬空砾岩层下的采动应力分布进行模拟研究.结果表明,随推采面积的加大,砾岩在不断弯曲变形,挠度增大,砾岩体对工作面前方煤体及切眼后方煤体的作用力逐渐增大,并随煤体的开采而重新分布,因此工作面煤体内部支承应力将随着煤体塑性范围的扩大向深部转移,并重新积聚产生新的冲击危险.