脉动水力压裂的电磁辐射机理及其应用

提出了1种从电磁学的角度研究脉动水力压裂的方法,并从瓦斯吸附的本质方面对脉动水力压裂过程中的电磁辐射机理进行了深入的探讨;阐述了脉动水力压裂在铁法大兴矿的实践应用,对脉动水力压裂的设计施工、钻孔布置和应用效果进行了详细的论述和分析,实践表明脉动水力压裂技术拥有明显的卸压增透效果,对煤矿瓦斯资源的抽采应有广大的研究价值。     

瓦斯爆炸火焰和冲击波在并联巷网的传播特征

为了研究瓦斯爆炸在并联巷网内的传播特征,利用并联管道系统模拟爆炸在实际巷道内的传播特征.结果表明:爆源点在掘进头时,并联管道两侧的火焰传播速度Sf和爆炸超压值△Pmax接近,火焰和冲击波叠加后,爆炸强度增加,△Pmax从0.38 MPa突跃到0.46 MPa.爆源点在工作面时,爆炸向邻近掘进头传播时测得的火焰速度和爆炸超压缓慢增大,而向较远的封闭端传播时△Pmax的值一直增大,而火焰传播分3个不同的区段;爆炸向邻近工作面传播时,在汇聚点附近测得的爆炸超压(0.44 MPa)明显高于两侧的超压值(0.39和0.38 MPa),但火焰传播速度会降低.煤矿瓦斯爆炸叠加地点附近是爆炸破坏较严重区域,故是设备和人员防护的重点区域.     

低瓦斯矿井局部瓦斯异常涌出的分析研究

本文对济宁二号煤矿3#煤层瓦斯参数进行了测试，并且对局部瓦斯异常涌出进行了分析，总结了该矿典型地质构造和采掘技术两种因素对瓦斯涌出的影响，相应地提出了防范瓦斯异常涌出的措施。     

超声波功率对煤体孔隙影响规律研究

超声波激励致裂煤体有无污染、能耗低、效率高和能量集中等优点.功率对超声波的致裂效果影响显著,为了探究功率的影响规律,借助核磁共振和超声波波速检测装置研究不同功率条件下,煤体内部孔隙孔径、数量和渗透率的变化特征.实验表明:超声波致裂煤体时微孔隙和中孔隙逐步连通形成大孔或裂隙,大孔的数量增加,煤体的总体孔隙度和有效孔隙度都会明显增加,煤体渗透率增大.超声波功率越大,P波波速减小率越大,核磁共振的T2曲线峰值明显增大,且T2截止值的左移量越大.在相同的作用时间下,功率越大,煤体致裂效果越明显.此外,低功率对微孔的影响较为明显,而高功率作用前后大孔的变化更明显.     

壁面粗糙度对瓦斯爆炸火焰波传播的影响

在实验研究的基础上，分析了壁面粗糙度对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的重要影响．研究结果表明，壁面粗糙度对瓦斯爆炸过程的影响很大，相比光滑管道，粗糙管的火焰速度大幅度提高；对于管道终端闭口系统和开口系统的瓦斯爆炸过程，壁面粗糙度对两种系统的影响规律是一致的，影响程度比较接近．基于壁面粗糙度对瓦斯爆炸影响的实验结论，从理论上分析了壁面粗糙度对高速传播的火焰区的影响，并对实验现象做出了合理解释．因此，在矿井开拓中，应尽可能减小巷道壁面的粗糙度．研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用．     

低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律研究

为研究低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律,制作煤样时将U形铜管预埋在内并进行注液氮冻结,通过温度测量、红外热成像、单轴压缩等试验分析了不同冻结时间下煤样内部及表面温度和应力-应变变化特征。试验结果表明:随着冻结时间的增加,煤样内部及表面温度呈下降趋势;煤样表面最低温度位于U形铜管附近,煤样表面最高温度位于煤样边界;在压密阶段,随着冻结时间的增加,煤样应变逐渐减小,压密阶段缩短;在弹性变形阶段和屈服阶段,随着冻结时间的增加,煤样最大应力和弹性模量均呈增大趋势。     

超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定

介绍了煤层超前钻孔的防突机理,比较和分析了超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的3种测定方法,选择钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法进行了现场应用。应用结果表明,使用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法测定排放钻孔的有效排放半径简便易行,准确可靠。     

基于颗粒堆积法的煤体表面弛豫率量化初探

为了确定煤岩表面弛豫率ρ值来量化其弛豫特性与孔径分布的对应关系,聚焦井下海量打钻工序所产生的煤屑颗粒,提出了基于颗粒堆积法的煤体ρ值计算方法,构建了球形煤屑基质-球形总孔隙结构的计算模型,选择平煤股份二矿己15和己17煤层煤样进行模型验证.结果表明：不同粒径煤屑堆积样品的弛豫谱图呈近似的三峰形态,同一煤样不同粒径饱水煤屑堆积体可表现出不同的弛豫响应行为,弛豫时间T₂的几何平均值T_2m和核磁孔隙率φ_NMR值分布的差异性主要受水赋存特征、煤屑润湿性及堆积方式等多种因素的影响.通过线性拟合横向弛豫总弛豫率T₂^-1和有效孔隙指标与煤粒有效长度之比φ_g/w_grain及其95%置信区间分布,证实了直接采用恒定ρ值计算煤岩孔隙结构的不合理性.不同形状煤屑基质-总孔隙结构的计算模型获得的ρ值范围不同,表明不同形状煤屑间的流体扩散路径和接触特征不同,易引起煤屑堆积体的弛豫行为不同.未考虑煤屑间的体积流体效应而忽略T_2b影响,易造成...     

松软煤层水力压裂钻孔失稳分析及固化成孔方法

分析了煤矿井下松软突出煤层钻孔失稳变形机理,指出巷道围岩应力和钻孔二次应力是煤层施工压裂钻孔后孔壁弱结构易产生破坏失稳、易塌孔和成孔难的主要根源。提出了一种有效的区域固化成孔方法,模拟分析了松软煤层和采用高强度材料固化后钻孔周围应力场和位移变化。结果表明：松软煤层中钻孔位移变形量和塑性区范围大,钻孔易发生失稳破坏;对封孔段采取固化成孔措施后,浆液渗透填充到煤岩体的裂隙中,起到加固、充填密实裂隙作用,增强孔壁围岩的强度,钻孔变形量和塑性区范围减小,有效防止了钻孔发生失稳破坏,提高了成孔率。     

钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响

研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料(PD复合材料)的微观特性,并考察了其对钻孔密封性能的影响作用.实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEIQuantaTM250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身,以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析.PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1/48.聚氨酯为蜂窝网状结构,内部孔隙较大,与孔壁结合处存在空白区域;PD复合材料结构严实,内部孔隙极小,在孔壁处与煤体结合密实.PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用,在钻孔周围裂隙内逐渐渗透,且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展.