钻削机构与煤岩互作用系统耦合动力学研究

针对因井下煤岩复杂性及钻削煤岩时冲击、钻削机构间扰动、煤岩-钻头-钻杆系统的耦合振动,使钻削式破岩机构运动规律、动力学行为、可靠性难以有效控制、预测问题,考虑钻头与煤岩互作用的实际载荷及钻杆与孔壁煤岩接触碰撞载荷,将钻杆离散成有限个单元,建立钻削机构与煤岩互作用系统耦合非线性动力学模型,研究钻削机构在煤岩硬度f=4.65,f=3.7,f=2.7及不同转速下纵向、横向、扭转振动及不同条件下钻削机构振动试验。结果表明,随煤岩硬度的减小,钻杆横向振动半径、纵向振动频率及幅值均有所减小;对相同硬度煤岩,钻杆横断面上位移最大半径随深度变化始终呈指数关系;在研究的转速范围内,耦合系统横向振动受转速变化影响不大,且转速变化均仅改变纵向、扭转振动曲线幅值。可为钻削机构设计提供理论依据。     

美国3-Y国际有限公司北京代表处

<正>DETA V4000岩相分析系统GREENVILLE3-Y新型的DETA系列全息煤岩分析系统广泛应用于煤岩学、有机岩学和煤田地质领域,可准确的鉴定煤,干酪根的显微组分并准确测定镜质组反射率,对于煤炭分类,煤质评估、炼焦工业、煤的深度加工利用和石油天然气地质勘探等领域都极具重要意义,是煤炭、石油、炼焦工业和地质勘探中不可缺少的重要分析设备。该系统特有的技术代替了早期的光电转换技术,无需高压电、无需预热、同时高灵     

煤矿水力压裂装备研发及应用

为了有效弱化煤矿难冒落坚硬顶板,基于水力压裂原理,研发了煤矿坚硬顶板水力压裂装备,该装备主要包括高压水泵、切槽钻头以及其他辅助装置。对水力压裂装备进行了工业性试验,试验结果表明:水力压裂形成的裂缝主要受水压、地应力场、岩层物理力学特征及钻孔方位的影响,水力压裂可以在岩层中形成有效裂隙,使岩层裂隙带贯通,从而降低了顶板强度,使顶板分次垮落,有效减小了顶板对支架的冲击作用。     

围压作用下煤岩材料超声致裂规律研究

当超声波在煤岩固体材料中传播时,受其机械效应,煤岩基质固体颗粒间相互作用。从超声波的机械效应角度结合断裂力学,对围压影响的超声激励破岩机制进行探讨,利用 RFPA2D 岩石破裂过程分析系统对超声激励不同围压下煤岩致裂过程进行了数值试验验证。研究表明：围压降低了煤岩内部裂纹的断裂强度因子,改变裂纹尖端应力场;围压对煤岩破裂具有抑制作用,在相同功率超声作用下,围压越大,超声激励碎岩程度越低;数值实验表明,随着围压增加,超声致裂煤岩影响区域逐渐减小,煤岩破坏形式由低围压下的张拉和剪切破坏共同作用逐渐向高围压下单一剪切破坏过渡。相同有效声压作用下,煤岩破裂过程中主应力随煤岩围压升高而增大。     

含瓦斯煤岩卸围压变形特征及瓦斯渗流试验

运用自制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,进行了含瓦斯煤岩卸围压瓦斯渗流试验,研究其卸围压过程中的变形和瓦斯渗流特性。研究结果表明,卸围压试验煤样破坏形式是以剪切破坏为主的张剪复合破坏。卸围压过程中,含瓦斯煤岩围压-应变曲线可以分为3个阶段：屈服前阶段、屈服后阶段、破坏失稳阶段。渗透率-应变曲线与围压-应变曲线呈现出明显的对应关系,表明围压对煤岩的变形和渗透率有重大影响,煤岩渗透率的变化与煤岩的变形损伤演化过程密切相关。卸围压后,含瓦斯煤岩的泊松比立即转为向变大的方向发展,变形模量立即转为向变小的方向发展,并在卸围压过程中发展的趋势保持不变。     

移动式煤岩电磁辐射监测系统

针对煤岩动力灾害监测过程中电磁辐射信号具有很宽频带的特点,现有电磁辐射监测系统不能对电磁辐射信号连续波形采集与存储、造成监测信号部分信息丢失、可能漏检灾害前兆特征等问题,研制了移动式煤岩电磁辐射监测系统。系统采用32位高性能ARM处理器,能够对井下电磁辐射信号进行连续波形采集与存储;能够同步监测8路电磁辐射信号;采用RS458和CAN总线通信方式,对其他安全监测监控系统具有较好的兼容性。实验室与现场测试表明：系统工作稳定、可靠,能够对井下宽频电磁辐射信号进行连续波形采集与储存,在煤岩动力灾害预测预警中具有广泛的应用前景。     

沁水盆地煤岩力学特征及其压裂裂缝的控制

以沁水盆地煤层气水力压裂井为研究对象,结合实验室煤样测试分析资料和煤层气井实际压裂数据,深入分析了煤层气井压裂效果,并进一步阐明了研究区煤岩力学特征对煤层压裂裂缝的影响。结果表明:研究区煤岩体弹性模量在2～5 GPa,且煤岩体弹性模量越小,压开的裂缝宽度越大;随着裂缝宽度的增加,裂缝长度将受到限制,其长度50～70 m;在对研究区煤层压裂过程中,压裂裂缝均不同程度地延入煤层顶底板,裂缝高度9～20 m,最大时裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍;煤层压裂裂缝的形态特征没有固定的深度界限。煤层压裂裂缝的形成除受地应力影响外,还受局部构造应力及先存裂隙的控制,存在着在某一方向裂缝出现概率相对较大的现象。     

半煤岩掘进工作面突水点注浆封堵技术

矿井建设期间掘进工作面突水一直是困扰井巷工程施工的难题,突水不仅影响施工进度,也会威胁施工人员的安全,所以工作面突水后的封堵工作尤为重要。     

高瓦斯半煤岩掘进中边抽边掘技术的应用

介绍了边抽边掘抽放技术在新建煤矿高瓦斯半煤岩层掘进中的应用情况。通过对半煤岩掘进工作面瓦斯涌出规律的分析,利用巷帮走向钻孔对本煤层瓦斯进行抽放,有效地解决了局部通风工作面及回风巷瓦斯超限问题,加快了掘进进尺,实现了矿井安全生产。     

温度作用煤岩力学渗流特性演化规律试验研究

本文利用自主改造的三轴试验装置,以山西马兰煤矿18506工作面的焦煤为研究对象,在恒定围压与瓦斯压力条件下,探讨实时油域加热煤样时不同温度对煤样力学及渗流特性的影响。研究结果表明:含瓦斯煤三轴压缩下,温度越高其三轴抗压强度越低,两者呈反相关关系,说明随着温度升高,原煤的抵抗变形能力越小;煤样在受偏应力影响下,轴向应变越大,渗透率呈“V”字演化即先减小到最低点后迅速增大,当处于同一应变条件时,高温度降低了瓦斯的渗透率,不利于瓦斯抽采;温度越高,煤样初始渗透率与最小渗透率呈下降趋势,同一温度下的初始渗透率与最小渗透率之间差值越小。表明温度越高,对煤样的渗透率影响程度越低。