基于双重孔隙介质理论的煤层注水研究

利用双重孔隙介质理论,在多孔介质弹性理论的基础上,建立了有关煤层注水的双重孔隙介质模型。对模型中的渗流场、渗透率与压力的关系进行了分析,结合双重孔隙介质理论对煤层注水的机理进行了论述。     

基于孔-裂隙双重介质模型的有效抽采半径应用研究

为了合理布置瓦斯抽采钻孔,提高瓦斯抽采效率,以亭南煤矿为研究背景,基于孔-裂隙双重介质模型及瓦斯流动理论,建立了气固耦合流动瓦斯抽采模型;借助COMSOL软件,研究单一钻孔抽采半径及多钻孔布孔间距对瓦斯抽采效果的影响。研究表明：抽采120 d时,单一钻孔抽采瓦斯的有效抽采半径约为1.4 m。多钻孔抽采中,钻孔间距为2 m、3 m、4 m时,钻孔有效抽采区域在钻孔周围大致呈圆柱状分布;钻孔间距为5 m、6 m时,钻孔有效抽采区域虽有所扩大,但各钻孔所围成内部区域的瓦斯抽采效果减弱。抽采120 d时,不同钻孔间距下的有效抽采区域体积排序为V_d4>V_d3>V_d2>V_d5>V_d6,综合考虑不同钻孔间距下有效抽采瓦斯区域变化情况,得出适用于亭南煤矿的最优布孔间距为4 m。研究结果为井下瓦斯钻孔合理布孔间距的判定提供参考。     

描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法

孔隙介质中孔隙的空间结构具有复杂性和高度无序性的特点，定量地描述这些孔隙的空间结构对于孔隙介质中的渗流问题具有十分重要的意义。本文总结了描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法，这些方法包括经典的统计学方法、拓扑学方法、分形几何方法、重正化群方法、谱密度分析方法等。     

水介质爆破模型试验研究

以水泥砂浆试块为试验模型,进行空气耦合装药及水介质耦合装药爆破试验,分析出不同情况下的爆破后试块的粒度分布特征。对试验结果分析研究表明,水介质耦合装药与空气耦合装药相比,在药量相同的条件下,水介质爆破的粒度更加均匀,大块率降低很多,表明水介质耦合装药的爆破作用强度大、能量利用率高。     

深部岩体力学中软岩多孔介质模型的研究

软岩是复杂的多相体系,存在着内在的不均匀性和孔隙性。岩体工程进入深部后,软岩进一步增加,表现出"三高一扰动"的特点,传统的岩石力学研究方法中多把软岩抽象为连续介质,忽略其不连续和不均匀性,且不考虑深部环境中温度和孔隙压的影响。本文将其视为多孔介质,从定义出发,引入动态孔隙度模型,并论证了假设的严密性,同时,考虑温度和孔隙压的影响,推导出修正的有效应力通式,最终建立了适合深部环境的软岩多孔介质模型。     

基于岩体介质孔隙度的若干问题研究

从孔隙度的概念入手,利用分形几何理论建立分形维数与孔隙度的关系,分析了孔隙度的变化与体积变形的关系,推导了由孔隙度表达的有效应力表达式,并将之代入纳维方程得到用孔隙度表示的岩体骨架位移方程,结果表明,孔隙度与体积应变、位移都是非线性关系。     

双孔爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展的动焦散试验

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统(DLDC),研究了两切槽炮孔爆破爆生主裂纹和由预制缺陷尖端衍生的次裂纹扩展的动态力学行为。研究结果表明,两切槽炮孔同时起爆后,爆生主裂纹没有相互交汇贯通而是止于预制裂纹断面处,表明缺陷对定向断裂控制爆破效果有着重要的影响;次裂纹与主裂纹并没有直接贯通,而是呈"勾连状"的止于对方裂纹面上。与水平预制缺陷相比,垂直预制缺陷对主裂纹的扩展影响更大,其次裂纹在拉伸应力场的作用下而以I型扩展;当膨胀P波与运动着的裂纹相互作用时,裂纹扩展速度和裂尖动态应力强度因子都减小。     

模型中应力测试耦合问题分析

相似材料模型试验是岩石力学的基本研究方法之一。当人们对一些工程引起的围岩破坏过程还未有清楚的认识时，模型实验方法就显示出独特的优势。本文针对模型实验中应力测试的一些基本问题，分析了随深度变化模型中各种应力的变化规律和影响因素；探讨了微型应力传感器与模型介质的耦合问题及测试相对误差；通过试验研究了标定容器的尺寸和标定介质对微型应力传感器标定结果的影响。研究结果对模型试验的设计与数据分析具有重要的指导意义。     

某砂岩铀矿床孔隙介质对示踪剂吸附作用的试验研究

为了研究某砂岩型铀矿床地下水示踪过程中砂岩介质对示踪剂荧光素钠的吸附作用,在实验室模拟含矿含水层渗流的砂管中进行示踪剂荧光素钠的运移和吸附试验。结果表明,在瞬时投源的条件下,荧光素钠的运移速度随运移距离增加而减慢,其浓度峰值也逐渐减小;砂岩介质对荧光素钠的吸附作用较强,吸附量达65%。采用荧光素钠进行野外地下水示踪试验,吸附作用对试验产生的影响必须加以考虑。     

基于双重介质力学耦合相关的沉陷模型研究

在对基岩破坏状态的移动形式进行分析的基础上,基于材料力学和开采沉陷学等相关理论分别建立不同的沉陷模型并推导了开采影响下岩体的移动和变形计算公式,再通过相关耦合2种介质模型,形成了双重介质下沉空间逐层传递的开采沉陷模型,同时编制了相应的计算及可视化程序。该模型不仅能够计算岩层及地表移动变形,而且能够分析计算岩层的破坏状态和断裂高度。经实测资料证明了模型的正确性和可靠性。     

基于孔隙-裂隙双重介质模型的抽采合理布孔间距研究及应用

瓦斯抽采钻孔布置间距对矿井瓦斯治理具有及其重要的意义,为提高瓦斯抽采率,利用Comsol数值模拟软件对煤层瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径及钻孔布置间距进行了模拟试验,并在现场进行应用验证。结果表明：瓦斯抽采钻孔有效抽采半径随抽采时间的变化曲线符合对数变化规律,抽采时间在30～60 d时抽采半径增长最为迅速,60～120 d增长缓慢,120～180 d趋于稳定,且稳定在2 m;三钻孔叠加抽采效应下的合理钻孔布孔间距应在2.77～5 m;现场考察钻孔最大残余瓦斯压力0.20 MPa,最大残余瓦斯含量1.932 m³/t,均达到瓦斯抽采标准,可以达到瓦斯治理的目的。     

某砂岩型铀矿床孔隙介质对示踪剂吸附作用的试验研究

为了研究某砂岩型铀矿床地下水示踪过程中砂岩介质对示踪剂荧光素钠的吸附作用,在实验室模拟含矿含水层渗流,在砂管中进行示踪剂荧光素钠的运移和吸附试验。结果表明,在瞬时投源的条件下,荧光素钠的运移速度随运移距离增加而减慢,其浓度峰值也逐渐减小;砂岩介质对荧光素钠的吸附作用较强,吸附量达65%。采用荧光素钠进行野外地下水示踪试验,吸附作用对试验产生的影响必须加以考虑。     

非均匀孔隙介质工作面气体稳定渗流的模糊解研究

在利用非均匀孔隙介质稳定流动微分方程来揭示工作面气体流动状态中，孔隙介质渗流性系数的估计是非常困难的，并且精确的估计也是无意义的。提出了模糊渗流性系数的概念，并建立了模糊渗流方程，得到了模糊渗流方程的近似解法，利用模糊渗流问题的求解，可以得到采空区间影响自然发火的各种因素区域，这为利用模糊预测技术预测采空区自然发火趋势与位置提供了非常有用的分析工具。     

模型中应力测试耦合问题分析

相似材料模型试验是岩石力学的基本研究方法之一。当人们对一些工程引起的围岩破坏过程还未有清楚的认识时 ,模型实验方法就显示出独特的优势。本文针对模型实验中应力测试的一些基本问题 ,分析了随深度变化模型中各种应力的变化规律和影响因素 ;探讨了微型应力传感器与模型介质的耦合问题及测试相对误差 ;通过试验研究了标定容器的尺寸和标定介质对微型应力传感器标定结果的影响。研究结果对模型试验的设计与数据分析具有重要的指导意义     

煤岩双重介质注水驱气渗流的理论研究

采用更接近于煤层实际为孔隙、裂隙结构的双重介质模型对煤层注水过程中的水、气两相驱替问题进行了研究,建立了极坐标下的双重介质煤层注水驱气的数学模型,采用特征线法求解了煤层中水饱和度随时间、空间位置分布变化的规律,并求出了两种特殊情形下平面径向流气为零饱和度的特征面方程的解析解.     

离心磨矿机介质冲击特性的动静法研究

利用现有的实验设备难以对离心磨矿机介质冲击应力、应变进行直接的动态测试，本通过动静转化法，先从理论上推导出介质和衬板间的静应变、静应力和动载荷系数，然后据此导出动应力、动应变及动载荷的表达式，最后通过试验，测出介质和衬板间的静应变，将理论计算的动应变与同一动载荷大小下实测的静应变进行比较，证明了公式的正确性，达到利用静态测试检验动态冲击应力、应变的目的。     

重介质选煤工艺磁性介质回收技术研究

重介质选煤工艺 ,对产品中脱除的磁性介质进行回收、再生 ,是提高这一工艺经济实用性的有效方法。研制成功了专门用于回收细粒磁性介质的XCTN及 2XCTN系列磁选机 ,探讨了提高回收效果的主要因素 ,即合理的磁场分布 ,在分选区有高的磁感应强度 ,有适于细粒级矿物回收的相应槽体结构 ,分选设备中能产生合理的矿浆流向等。工业应用表明 :磁性物的回收率达到 99 5 %～ 99 8%,回收指标达到国内外先进水平。随着重介质选煤工艺的推广 ,XCTN及 2XCTN系列磁选机的应用前景广阔。     

考虑基质多尺度扩散的双孔隙介质模型

基于煤层瓦斯运移的多尺度扩散效应,根据变直径毛细管物理模型,通过压汞实验、低温液氮和二氧化碳吸附实验对贵州某矿7#煤层煤样的孔径分布进行测定,通过Knudsen方程得出不同扩散方式的临界直径,从而得出不同扩散方式所占比例,提出考虑多种扩散方式的有效扩散系数.建立了考虑多尺度扩散、Klinkenberg效应、基质收缩和有...     

石榴石过滤介质的两项重要质量参数及两者的概念

论述了考查，控制石榴石过滤介质质量的两项重要参数－有效粒度和均匀系数的概念及其常用值范围，指出了《非金属矿工业手册》中对此两参娄概念论述的不妥之处，同时简要说明了其测定方法。     

炮孔水介质不耦合装药爆破的研究

基于现有爆破理论和爆破技术,对钻孔爆破中水和空气不耦合装药爆破进行了研究,从理论上推导了采用不同耦合介质时炮孔孔壁初始压力,得到的结论是水介质不耦合爆破对爆炸能量的利用率更高,形成的准静态应力场强度更强,作用也更均匀持久。现场试验表明水不耦合装药爆破装药量少,爆破震动低,围岩稳定好,成孔率高,并可大大地节约施工成本、降低爆破烟尘和提高施工循环进度。