综采工作面巷道内瓦斯分布规律研究

为了研究综采工作面巷道内瓦斯运移规律，摸清瓦斯流动的状态，采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法，理论分析得到了工作面风流特性及瓦斯运移规律，数值模拟得到了瓦斯异常释放后工作面瓦斯浓度分布变化情况及工作面正常工作瓦斯浓度分布，然后进行现场试验，试验结果和数值模拟结果相似。研究为工作面瓦斯治理提供了技术支持。     

陕北沙漠区浅埋厚煤层开采潜水位及生态响应

煤炭开采造成上覆岩层破裂、移动，破坏了矿区含（隔）水层结构，改变了地表水及地下水循环演化状态，对浅表层生态环境造成严重影响，引发一系列环境地质问题。为深入研究沙漠地区厚煤层开采给潜水位及生态环境造成的影响，以毛乌素沙漠金鸡滩矿为例，对水文地质条件进行了研究，采用数值模拟的方法，模拟了沙漠区厚煤层开采潜水位的变化，并通过采动潜水位监测数据验证了预测结果。调查分析了研究区及周边地表生态环境现状，预测采后潜水位基本满足植物生长需求，对生态环境影响不大。     

水平岩层软弱基座危岩体演化过程研究

以重庆市甄子岩29号危岩体为研究对象，基于现场调查和分析解剖，建立UDEC离散元数值计算模型，对其演化变形过程进行模拟分析。研究表明，在巨大的自重作用下，由于基座岩体岩质软，岩体较破碎，且基座外侧为直立的陡崖，具有完整的临空面，从而使基座岩体易发生压缩流变及剪切流变，进而使危岩体存在滑移垮塌的危险。     

裸眼井中扩张式封隔器力学行为研究

封隔器在石油天然气开采中起着非常重要的作用,而扩张式封隔器在裸眼井中广泛应用。本文采用有限元软件建立了裸眼封隔器与地层的模型,对胶筒在坐封过程中与井壁接触应力的变化进行了研究,并研究了在不同摩擦系数下接触压力的变化,结果表明,建立粗糙井壁面能够更加符合实际情况,胶筒肩部为应力集中的区域,地层与胶筒的接触应力会随着摩擦系数的增加而减小。研究结果为裸眼扩张式封隔器的设计和改进提供了理论依据。     

Research on optimization design of PWR flow distribution device based on numerical simulation

ABSTRACT

In the lower chamber of pressurized water reactor (PWR), the flow distribution device is the core module to distribute coolant into the core. It has complex structure and numerous design parameters. Therefore, it has important theoretical and practical significance to optimize the device. The mesh independence verification, turbulence model selection, and data processing all can influence the numerical simulation results of the lower chamber, in order to research the influence, a numerical simulation method based on the original model of CNP1000 reactor lower chamber is proposed in this paper. In the method, an optimization design method of flow distribution device is established based on surrogate model. The main design variables and optimization objectives are determined based on the device’s structure and function characteristics. And then it respectively adopts Kriging algorithm and multi-objective genetic algorithm to establish a surrogate model of flow distribution device and optimize it globally. Finally, the optimal design variables are obtained. Compared with the device’s performance before optimization, the after optimization has smaller total pressure loss and more uniform flow. The effectiveness and practicability of proposed optimization design method can be verified.     

压裂水平井产能预测方法研究进展

水平井压裂技术在低渗透及非常规储层中得到了广泛应用,压裂后水平井的产能预测关系到油田开发方案的制定,因此,国内外学者对压后渗流模型的建立和求解方法做出了不懈的努力。本文详细回顾了国内外学者所建压裂水平井产能预测模型及求解方法,指出了不同模型和求解方法的优缺点,并展望了压裂水平井产能模型的发展方向。     

水力旋冲钻井工具破岩影响因素模拟及应用

常规的冲击钻井工具不能满足井眼轨迹控制要求、使用寿命有限、缓解脱压不显著等问题,影响了在定向井钻井中的推广应用。建立ø215.9 mm PDC钻头和岩石的有限元模型,分析钻井参数对破岩效率的影响规律,结果表明:冲击频率为17.5 Hz和35 Hz时,破岩效率最优; 破岩效率随钻压增大而增加,而后变化逐渐平缓; 破岩效率随钻头转速增大而增加; 破岩效率随冲击载荷的增加变化平缓。据此研制了新型水力旋冲钻井工具。现场试验表明,该工具符合定向水平井“一趟钻”工艺要求,使机械钻速提高56%,使用寿命达150 h,MWD信号正常。     

上保护层开采底板破坏深度和应力分析研究

上保护层开采导致的底板变形、应力释放会使被保护层内高瓦斯沿着上覆岩层内形成的空隙裂隙结构向上运移，很容易造成所采工作面采空区内瓦斯增加，造成工作面瓦斯超限。以峰峰集团以黄沙矿为研究实例，针对其主采的2号煤层利用FLAC^3D模拟软件进行上保护层开采底板应力研究，揭示了上保护层开采底板应力的规律特性，对于保护层开采工作瓦斯治理具有一定的指导意义。     

非连续采空区矿柱力学分析的数值模拟

为探讨非连续采空区矿柱力学原理，通过FLAC3D数值模拟技术，对下向水平分层进路式胶结充填采矿法开采形成的非连续采空区中矿柱的受力状态进行了分析。研究表明，非连续采空区中矿柱所受的力主要为覆岩的自重应力，水平应力对其影响不大；随着埋深的增加矿柱承受的垂直方向的力近似呈直线增加；随着非连续采空区跨度的增加（进路数量增加），非连续采空区受垂直方向的应力逐渐由围岩两侧向矿柱中间过渡。     

某铁矿隔水护顶矿柱厚度计算及安全影响预测

科学合理地确定矿山隔水护顶矿柱安全厚度是矿山安全生产的前提条件，为保障某铁矿地表民房、道路等建（构）筑物安全，防止矿山开采过程中产生的导水裂隙带贯通第四系含水层，采用荷载传递交汇线法、K.B.鲁别涅依他估算法和冒落带、导水裂隙带高度估算法3种理论分析方法对隔水护顶矿柱厚度进行计算，并利用数值模拟手段对留设隔水护顶矿柱后的开采过程安全影响进行了分析，对理论计算结果进行了验证。3种理论计算方法得出的隔水护顶矿柱厚度分别为14.3～17.3 m、17.5～31.4 m和41.8～57.4 m，推荐隔水护顶矿柱留设厚度为60 m。通过数值模拟分析得出，在留设60 m厚的隔水护顶矿柱的基础上，开采区域和隔水护顶矿柱位置产生的最大拉应力约0.47 MPa，矿山开采不会对隔水护顶矿柱造成破坏；地表产生的最大水平位移约5.8 cm，最大垂直位移约26.5 cm，最大倾斜为1.70 mm/m，最大曲率为0.20 mm/m2，最大水平变形值为0.70 mm/m，满足相关规范要求，预测矿山开采不会造成地表建（构）筑物破坏。