页岩注入超临界CO2渗流及增透实验

以四川省长宁县双河镇燕子村龙马溪组页岩为研究对象，采用自行研制的三轴渗流装置，开展了考虑注入压力和体积应力影响的页岩中超临界CO₂渗流及增透规律实验研究。结果表明：页岩中超临界CO₂渗透率随着孔隙压力增大呈现先减小后增大趋势，当孔隙压力较小时存在Klinkenberg效应；随体积应力的增大渗透率逐渐减小，曲线基本呈现负指数变化规律。开展不同增透条件下页岩中CH₄渗流实验，宏观量化分析超临界CO₂注入压力对于页岩增透效果的影响，可以得出随着超临界CO₂注入压力的增加，CH₄渗透率呈现上升趋势，但增长幅度先上升后下降，即超临界CO₂注入压力为9.5MPa时增透效果最为明显。通过微观分析页岩元素含量得出超临界CO₂可以萃取和溶解页岩中的O、Ca、Mg等矿物元素，有效促进页岩内部微孔隙的发育，致使页岩渗透能力增强。     

考虑煤层倾角和钻孔倾角的钻屑量理论研究

为准确预测与预防深部开采煤与瓦斯突出,建立了考虑煤层倾角与钻孔倾角的新钻屑量理论计算公式,并分析了煤层倾角和钻孔倾角对钻屑量的影响。以平煤股份有限公司八矿为研究对象,将钻屑量理论计算值与该矿己15-21030风巷现场钻屑量实测值进行对比验证,得出在煤层倾角一定时,钻屑量随钻孔倾角增大呈幂指数递减关系,减小的比率呈“V”形变化趋势,原钻屑量理论值与实测值平均误差为5.5%,在考虑煤层倾角与钻孔倾角情况下的新钻屑量理论值与实测值平均误差为3.9%。     

采空区压实应力调整阶段底板卸压演化规律研究

为获取压实应力调整阶段底板卸压值动态演化规律,将顶板垮落岩层移动变形范围视为半椭圆形,构建了垮落范围演化与压实应力演化的相互关系,建立了考虑压实应力演化的底板卸压值分布状态的弹性力学计算模型。采用该计算模型分析了采空区中部不同垂深测点随工作面推进的卸压值变化规律及主要影响参数,并结合卸压值分析了开采不同阶段的底板破坏特征。研究结果表明:采空区范围压实应力调整阶段底板各层位卸压值处于动态调整中,调整过程中底板各层位卸压值先增加后减小,各层位在初采阶段达到最大卸压值,且该卸压值大于压实应力稳定阶段的最大卸压值。在进行底板破坏深度评价时应考虑岩层垮落动态调整的全过程,分析整个过程中底板各层位能够达到的最大卸压值。     

球形印迹交联壳聚糖聚合物的制备及其对尿素的吸附性能研究

采用乳液聚合法制备了球形尿素-壳聚糖分子印迹聚合物。通过正交试验优化了印迹聚合物的制备条件:在乙酸体积分数为2%,戊二醛用量为1 mL,转速为900 r/min,模板分子用量为3 g的条件下制备的印迹聚合物对尿素的吸附量为7.16 mg/g,非印迹聚合物对尿素的吸附量为3.84 mg/g。聚合物的红外图谱研究表明,戊二醛参与了交联反应且模板分子尿素被印迹在聚合物上,聚合物经洗脱后模板分子被基本除去。分子印迹聚合物表面具有均一选择性的吸附位点,最大表观吸附量为9.69 mg/g。     

冻融循环作用下尾矿坝的力学响应特征

寒区冻融环境条件下,尾矿砂的冻融、缩胀、损伤破坏给寒区尾矿坝工程造成极大的危害。为探究冻融循环作用下尾矿坝变形规律,揭示其变形机制。采用自主设计的尾矿坝相似模型试验装置,开展不同冻结温度(-5、-25、-45℃)条件下,尾矿坝的变形规律模型试验。借助土压力、激光位移、孔隙水压力传感器,采用动态数据采集仪采集相关数据,分析冻融循环过程中尾矿坝各关键位置应力、变形、孔隙水压力的动态变化规律。试验结果表明:坝体内应力随冻结温度的降低而增大,在冻融循环前期,尾矿坝各关键位置应力增长速度明显高于冻融循环其他阶段。坝体内孔隙水压力随冻结温度的降低而减小,坝体越深,孔隙水压力的变化幅度越大,周期性更强,也更具有规律性。冻结温度具有明显的位置效应,越靠近尾矿坝边缘,坝体变形量越大,变形速度越快。     

低渗透地下环境中水-岩作用的渗流模型研究

地下水渗流过程是水(流动)-岩(变形)相互作用的结果，研究水-岩相互作用对于环境问题及工程应用有着重要的意义。基于流-固耦合力学理论，建立了低渗透地下环境中，水-岩相互作用的三维耦合数学模型，并采用分离变量法对一维模型进行了解析求解：通过算例分析，验证了模型的可靠性。所建模型及求解方法在实际工程问题及环境问题中具有重要的理论意义和指导意义。     

有机污染物运移的动力学预测模型及模型参数分析

本文提出了有机污染物迁移转化的动力学环境预测耦合模型 ,给出了耦合模型的有限元格式 ,并对填埋场垃圾渗滤液中有机污染物迁移问题进行了模拟分析 ,探讨了模型参数kd、λ1、λ2及Dz 的变化对有机污染物运移的影响 ,为定量研究土壤中有机污染物在土壤 水环境中分配与去向提供理论依据 ,同时可为实验室内模型参数的测定提供可靠的根据     

随机介质固热耦合模型与高温岩体地热开发人工储留层二次破裂数值模拟

在高温岩体地热开发中,针对岩石矿物组分及其分布的不同,将热膨胀系数作为随机介质,在平面应变模型下,建立了随机介质的温度场和应力场耦合数学模型,并推导了该耦合问题的有限元格式。在正态分布、韦伯分布 2 种随机分布下,进行了高温岩体地热开发数值模拟试验,揭示了岩体温度场和应力场的特征及变化规律。研究表明,热膨胀系数的概率分布形式对岩体热破裂规律有重要影响。     

采空区垮落岩体空隙储水分形计算及应用研究

为了计算采空区垮落岩体空隙储水量,引入分形理论对陕北榆神府煤田采空区垮落岩体储水空隙相关参数展开研究。基于采空区垮落岩体空隙分形维数测定数据,选用Menger海绵分形模型建立采空区垮落岩体空隙结构模型,推导采空区垮落岩体空隙率和残余碎胀系数公式,计算采空区垮落岩体空隙储水量,并以神南矿区某矿32301面为工程背景进行现场应用研究。研究结果表明:采空区垮落岩体空隙分形维数为2.93,储水性能良好。分形计算最大储水量为3 848 231.93 m3,与采空区垮落岩体空隙实际储水量较为一致。利用分形方法计算采空区垮落岩体空隙储水量是可行的,对于干旱–半干旱矿区有效利用有限水资源具有重要的现实意义。