某井田煤田钻孔漏失原因分析

以某井田煤田地质勘探钻孔中出现的各种冲洗液漏失现象为出发点,结合地层、构造特征,系统分析并揭示了地层与构造原因、钻探工艺不当及泥浆配制、性能与漏失地层间不匹配是导致钻孔漏失的主要原因.     

基于围岩松动圈理论的井筒壁后防渗注浆技术研究

分析了井筒开挖后井壁围岩“松动含水圈层”的形成原因及对井壁渗漏的影响,提出了基于松动圈理论的井筒壁后注浆的基本原理及方法,并比较了其相对传统壁后注浆设计方法的优势。通过在某煤矿相同工程条件下对比检验,采用基于松动圈理论的壁后注浆方法比传统方法施工的浆材用量、钻孔进尺及工期都有较大幅度的减小,说明基于松动圈理论的壁后注浆方法比传统的方法更具经济价值。     

岩石在伺服条件下的渗透性与应变、应力的关联性特征

根据伺服渗透试验所获得的渗透率－应变关系与应力－应变关系，分析了全应力－应变过程中岩石渗透性随变形的变化特点及软、硬岩渗透率－应变关系的主要差异和渗透率－应力之间的关联性，对破坏前的岩石渗透率－应力关系所作的耦合结果表明：对于峰值应力前的变形段，不同岩性的渗透率－应力关系曲线表现有相近的几何特征，且二者的对应性和分段规律十分明显。基于这种特点，提出了临界抗渗强度和起始渗透率两个特征值，建立了峰值应力前岩石渗透性－应力关系数学表达式，并阐述了这两处特征参数的物理意义和工程意义。     

曹妃甸吹填地基土堆载预压-强夯联合加固研究

以唐山市曹妃甸工业区吹填土的堆载预压-强夯联合加固设计为目的,采用正交实验、相似理论,完成了拟建场地的砂井布置型式、充填砂粒粒径、排水方式、堆载重量与预压时间和夯击能、夯击遍数等优化设计方案,确定了影响加固效果的主次因素,揭示了堆载预压-强夯联合加固机理。研究表明,强夯所产生的沉降量大于预压瞬时所产生的沉降量,并大于主固结沉降。深层吹填土含水率的减少率较大,而强夯导致吹填土的允许承载力增加值更大。     

钠基膨润土造浆率实验研究

针对山西潞安矿区钻探生产过程中出现的钻孔漏失情况,在钠基膨润土中分别加入蒸馏水和近似现场工程用水进行造浆实验研究,同时分别对钠基膨润土基浆进行加碱和不加碱的实验研究.实验结果表明:钠基膨润土在蒸馏水和近似现场工程用水中的造浆性与加入碳酸钠的量关系都不大;钠基膨润土在近似现场用水中的造浆率低于在蒸馏水中的造浆率.建议对现场用水进行调节,而造浆时不必加入碳酸钠对钠基膨润土进行改性.     

人工神经网络在煤矿开采沉陷预计中的应用研究

提出了利用人工神经网络技术进行开采沉陷定量预测的新方法 .研究了影响因素的选取、开采沉陷预计模型的建立以及模型的应用等问题 .采用 BP神经网络算法对开采沉陷量进行了建模和预测 .结果表明 ,用神经网络模型对复杂的开采沉陷系统进行模拟预测 ,具有理论上的可行性和现实意义 ,说明人工神经网络技术在开采沉陷预计领域中具有实用价值     

渗透注浆浆液扩散半径计算方法研究及应用

为了解决工程实践中渗透注浆浆液扩散半径计算公式相对缺乏及应用性差的问题,在相关假设的基础上,根据达西定律推导出新的渗透注浆浆液扩散半径的计算公式。推导分为注浆孔穿越及未穿越被注岩层两种情况,综合考虑了注浆孔与被注岩层层面夹角及浆液的黏度时变性因素。公式在宁夏某煤矿立井工作面预注化学浆工程中试用,通过在现场工程实践检验,公式具有较好的实用价值。研究对渗透注浆的设计及质量评价具有应用价值。     

煤矸石侧限加载-浸水-卸载实验研究

采用不同含水状态破碎矸石分别进行侧限压密、蠕变观测、慢速浸水、卸载实验。实验发现,矸石轴向压缩时,应力-压缩率曲线是一条非线性曲线,可用指数函数拟合;矸石在经过实验后,发生明显的颗粒破碎,不均匀系数增大,有效粒度减小,并且浸水试样破碎程度明显大于干燥及天然状态矸石;矸石在经过浸水后,发生明显的轴向附加压缩,浸水过程中压缩率增长了9.68%,占试样压缩过程变形的37%,产生“湿陷”现象。分析认为,矸石发生浸水湿陷的机制为水对矸石颗粒的软化及水的润滑作用使得颗粒重新破碎及位置再次调整,导致矸石整体被再次压密。     

应力释放构造煤煤层气开发理论与关键技术研究进展

构造煤煤层气高效开发是我国煤层气资源禀赋的选择,构造煤储层与煤层气赋存特征决定了疏水降压煤层气开发理论技术不再适合构造煤储层,应力释放(原位)煤层气开发理论技术是新的技术方向,有望将构造煤煤储层从煤层气开发禁区变为新领域,同时也有望成为煤矿煤与瓦斯突出治理、煤矿区甲烷温室气体减排的治本之策。依托国家重大科研仪器研制项目,以应力释放构造煤煤层气开发关键实验平台和工程装备原理机为基本定位,以开发理论创新、技术原理探索为先导,以装置、装备及其工艺技术为研究核心,应力释放构造煤煤层气开发理论技术研究取得重要和实质性进展。探索构建了应力释放煤层气开发理论技术基础,阐明了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发的工程原理。水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发模拟试验系统已完成设计进入加工阶段,系列配套基础实验取得了重要数据;探索建立了构造煤储层应力释放与煤层气解吸扩散关系模型;揭示了应力释放构造煤煤层气开发煤储层渗透率变化规律。研发形成了构造煤储层大口径水平井双向往复式钻进+多级扩孔+复杂循环钻井液成井、水平井泵注+喷射诱导控制造洞穴应力释放与储层激励、气/水/高浓度煤粉混合物直井射流泵+配套井底装置组合高效举升、产出物地面高效重力分离+回收+水循环、煤层气应力释放开发装置(装备)数据采集和控制系统等应力释放构造煤煤层气开发关键技术。