近距离煤层综采工作面侧向压力分布规律

为确定木瓜煤矿近距离煤层综采工作面区段煤柱的合理宽度,基于矿山压力与岩层控制理论,建立了侧向岩层断裂的三角块结构力学模型,确定基本顶沿工作面推进方向断裂长度和沿侧向断裂跨度为11.9 m,三角块在煤体中的断裂位置为11.5 m;同时应用数值模拟的方法,建立采场三维力学模型,得出随采场推进巷道侧向支承压力峰值为20 MPa、应力集中系数最高2.55和塑性区范围10 m左右,最终确定区段煤柱的合理宽度为18 m,经现场检验回采巷道受综采工作面采动影响小。     

钻屑检测法在防治煤矿冲击地压中的应用研究

采用煤矿冲击区域钻屑检测量与煤体应力变化的研究成果,根据钻屑法在检测冲击危险程度过程中存在的煤体水平应力与垂直应力不等原理,结合义煤公司跃进煤矿防冲工作面钻屑法应用情况,建立了钻屑检测量和煤体应力之间的定量关系,得出防冲工作面煤体应力变化规律,确立了防冲工作面超前应力集中分布区域和钻屑检测临界值,为矿井制定针对性的防治冲击地压措施、最大限度地降低因冲击地压造成的危害提供技术支撑。     

裂纹在层状岩石中扩展特征的研究

为研究裂纹在层状岩石中的扩展特征,通过数字图像相关方法观测裂纹在层状岩石中的扩展过程,并通过数值模拟方法研究岩石强度对裂纹在层状岩石中扩展的影响。研究表明,裂纹在层状岩石的扩展过程中,载荷曲线具有双峰值特征,各峰值时刻分别对应于界面层两侧岩石的起裂时刻,峰值大小随岩石强度的增高而升高;界面层破裂及界面滑动,对裂纹扩展具有止裂作用,止裂效果随界面层不含裂纹一侧岩石强度的增高而提高;受界面层破裂和界面滑动的作用,裂尖沿界面层发生迁移,裂纹在层状岩石中的扩展呈非连续性扩展特征。     

单轴压缩湿砂样局部及整体体积应变的数字图像相关方法观测

确定体积应变局部化区域对于涉及孔隙流体的地质灾害研究具有重要意义。体积应变局部化区域可能比最大剪切应变局部化区域更接近于孕灾地点。在单轴压缩位移控制加载条件下,测试了3个湿砂样（含水率为12.7%~17.1%）的应力-纵向应变曲线,在微裂纹出现之前及稍后,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关（DIC）方法计算了砂样的局部体积应变的变化规律。研究发现,在加载过程中,局部体积应变由均匀分布（近似线性阶段）向不均匀分布（硬化阶段）转变,直至出现局部体积应变局部化现象。在剪切带切向上,和最大剪切应变的相对均匀分布相比,局部体积应变的分布具有多峰性,这应与周期性的微裂纹出现有关。在微裂纹出现稍前,剪切带的变形是以膨胀为主,剪切带已较为显著,带内的最大剪切应变和局部体积应变分别比带外多2倍和4倍,但在此前,剪切带的膨胀和收缩现象共存。计算了所有测点所围区域的整体体积应变随纵向应变的演变规律。基于DIC方法的整体体积应变计算方法的优越性在于：具有亚像素精度,考虑了应变二阶量的影响。     

电渗和振动对细尾矿砂静载固结排水的促进作用

为研究电渗、振动对细尾矿砂静载固结排水的促进作用,利用改装的空心圆柱扭剪仪进行试验研究,分别得到了不同静载压力下,单独静载、静载联合电渗和静载联合振动作用下的固结排水量。试验结果表明:随着静载压力的增加,排水量增加,排水时间减小。在单独静载基础上增加一种排水措施即会增加排水量且减少排水时间。振动在静载压力较小或固结早期的促进作用较好,电渗在静载压力较大或固结后期的促进作用较好。频率是影响振动排水的主要因素,且存在最佳排水频率,振动排水具有明显的时间优势。电渗排水的影响因素主要为电势梯度和试件导电性,电势梯度越大排水效果越好。     

尾矿坝浸润线干滩监测预警值的计算

为了更全面的发挥尾矿坝在线监测系统的各项功能,需要给该系统提供各监测指标的预警值。其中浸润线和干滩预警值可以在渗流理论和极限平衡理论的基础上得出,其计算过程通过geo-studio2007的相关模块实现。采用SEEP/W模块计算出浸润线,根据SIGMA/W模块计算出原位应力,在SLOPE/W模块中计算出坝体的安全系数,将计算出的安全系数与标准值对比来判断是否需要预警,这是一个循环搜索的计算过程。安全系数的标准值通过《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)和《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)这两个文件来确定,各监测指标以三级预警为宜。通过该方法计算出的某五等尾矿坝的浸润线干滩预警值,目前使用效果良好。     

页岩气储层纳米级孔隙中气体的质量传输机理及流态实验

为了探究页岩气储层纳米级孔隙中气体的质量传输方式、机理、气体流态,以及页岩表观渗透率的合理表示方法,首先基于前人的研究成果,从微观和宏观的角度综合分析了页岩纳米孔隙中气体的质量传输机理;然后通过开展致密页岩中气体渗流实验,对纳米孔隙中气体的真实流态进行了分析,讨论了孔隙尺寸、压力等参数对页岩渗透率的影响;进而对不同页岩表观渗透率模型进行了比较,探讨了其合理的表示方法。研究结果表明:(1)页岩纳米孔隙中游离气质量传输方式主要为滑脱流、努森扩散及斐克扩散,吸附气质量传输方式主要为表面扩散,气体流态为滑脱流或过渡流,不存在连续流,并且孔隙越小、压力越低,滑脱流越弱,努森扩散越强;(2)在相同的实验条件下,Darcy渗透率最低,B-K表观渗透率和Civan表观渗透率非常接近,Klinkenberg表观渗透率居中,APF表观渗透率与Wu表观渗透率最高且出现了曲线交替;(3)在Wu表观渗透率中,滑脱流在滑脱区和过渡区都是气体质量主要的传输方式;(4)在APF表观渗透率中,滑脱流是滑脱区气体质量主要的传输方式,而努森扩散则是过渡区气体质量主要的传输方式。     

基于参数优化的非饱和尾矿砂渗流场解析解研究

为研究渗流稳定后非饱和尾矿砂含水率的空间分布规律,从而为更准确的尾矿坝安全评估提供基础性资料,首先从非饱和渗流的Richards方程出发,在对方程形式和求解区域简化之后,通过解析的方法得到了含水率空间分布公式,公式具有无穷级数的形式。然后通过自行设计的仪器进行了尾矿砂二维非饱和渗流试验,得到了含水率在水平和竖直方向上的分布规律。试验结果表明:在两个方向上含水率的分布都近似服从指数函数。最后在结合测量数据的基础上利用混沌粒子群优化算法(CPSO)编制程序算出求解方程过程中引入的常数,并利用所得模型计算了测量点处的含水率。通过对比发现含水率理论值与实测值较为相近。