影响泵用机械密封外部条件的研究

通过对泵用机械密封的实际应用和理论分析,提出了机械密封的实际密封效果不仅与机械密封自身的性能有关,且与其它零部件提供的条件以及密封辅助系统提供的条件有着密切的关系,因此在设计泵机组产品时,要为机械密封的使用提供一个良好的外部条件。     

工作面坚硬顶板水力压裂对采动应力影响的数值模拟研究

水力压裂技术已经广泛在煤矿应用于处理工作面坚硬顶板问题,但其卸压机理并不十分明确.采用ELFEN数值模拟方法研究工作面坚硬顶板水力压裂处理对采动应力的影响,探讨卸压机理.数值模拟结果显示:对工作面顶板的水力压裂处理,主要是弱化顶板的完整性,使其在工作面推进后能够及时垮落,这种局部垮落,虽然不会显著影响支承压力分布特征,...     

新型水力压裂钻孔密封材料的试验研究

针对当前各种密封材料无法满足水力压裂钻孔密封抗高压要求的现状,研发了适用于水力压裂技术的抗高压密封材料。通过与膨胀水泥和聚氨酯进行性能对比,该种改性树脂膨胀均匀,解决了膨胀水泥因弱面而无法有效对水平压裂钻孔进行密封的问题,并且材料固化后的强度显著高于聚氨酯,能够满足抗高压的要求。     

基于损伤力学理论的脉冲压裂模型及模拟研究

脉冲压裂是一种新型的压裂增透技术,具有起裂压力低、压裂区裂纹扩展效果好等优点,更适用于非常规气体开采。首先,基于损伤力学理论和流固耦合理论建立了脉冲水压致裂的力学模型及其数值求解方法;其次,通过与已有实验的对比验证了本文所建压裂模型及其数值求解的正确性;最后,通过数值模拟初步研究了脉冲压裂频率、煤岩体力学参数(Biot系数)对压裂效果的影响机理。结果表明:1)脉冲角频率对最终裂纹扩展形态及扩展面积的影响较小,并非频率越大对压裂越有利;2)裂纹长度随Biot系数增加而增长,Biot系数对压裂效果的影响显著。     

工作面坚硬顶板水力压裂对采动应力影响的数值模拟研究

为研究近距离坚硬顶板巷道水力控顶理论,通过理论分析和数值模拟研究了水力化控顶卸压时煤层载荷、巷道应力分布规律,揭示了水力化控顶卸压对巷道围岩稳定性的影响机制,阐明了该技术的工艺流程。研究结果表明：81403回风巷道未开掘时,工作面周期来压步距19 m,直接顶厚度4.84 m,基本顶厚度10.64 m,内应力区范围5.2 m;远离81401采空区侧的15^#煤层荷载与巷道开掘和单向切顶后相比分别降低了20%、15%;现场观测切顶钻孔试验区域巷道高度收敛率为33.7%、巷道宽度收敛率为23.0%,巷道高度收敛率较对比区域降低39%、宽度收敛率较对比区域降低32%。采用单侧高压磨料射流钻孔切顶能使顶板岩层及时垮落,切断顶板岩层间应力传递途径,能有效改善巷道围岩应力状态,减少工作面回采巷道后期顶底板及两帮变形量,降低巷道维护难度。

     

黄原胶-丁基黄药协同去除模拟选矿废水中Cu(Ⅱ)的试验研究

针对黄原胶吸附剂亲水性强,难以从水体中分离的问题,添加丁基黄药协同处理模拟选矿废水中的Cu(Ⅱ),通过条件试验确定适宜的工艺参数,并通过Zeta电位、红外光谱和XPS分析吸附机理。当黄原胶投加量为50mg/L、溶液p H值为6、搅拌时间为30 min、初始Cu(Ⅱ)浓度为60 mg/L时,Cu(Ⅱ)的去除率达87.44%。在上述条件基础上,添加40 mg/L丁基黄药协同黄原胶去除Cu(Ⅱ),去除率达99.86%,提高了12.42个百分点。黄原胶对废水中Cu(Ⅱ)的吸附机制包括带负电的黄原胶与带正电的金属离子之间的静电作用,以及黄原胶羟基和羧基中氧的未成键电子与Cu(Ⅱ)的空轨道的配位络合。而丁基黄药中的S可为Cu(Ⅱ)的空轨道提供电子,进一步强化了吸附效果,使得Cu(Ⅱ)去除率显著提升。研究结果为重金属离子的高效去除提供了新的思路。     

高压小射流破煤力学分析及防突机理研究

运用ANSYS/LS-DYNA模拟分析高压小射流冲击破碎煤体的力学过程,并研究其防治突出机理,验证了高压小射流在工作面煤体中形成超前槽洞,促使煤体暴露面积增大,煤层内部卸压,为瓦斯释放和瓦斯流动创造了条件。此外,在地应力的作用下,槽孔周围的煤体会向槽孔空间移动,进一步扩大槽孔卸压与瓦斯排放的范围,从而消除控制范围内煤体的突出潜能。     

基于压水试验的深部煤层底板岩层阻渗性能研究

原位现场压水试验是获取岩层阻渗性能参数的可靠方法,为探究某煤矿深部煤层底板阻渗能力,采用现场压水试验方法对底板两段岩层进行了测试并获取了大量的实测数据。结果分析表明:该底板两测试段岩层在原始状态均不导渗,阻渗性较强,直至压裂导通才形成导渗条件;对两段岩层均进行了初次和重复两个压水过程,对比两次试验可知,测渗孔水压力与注水孔水压力的关联变化趋势大致相同,但初次压水的起始导渗水压明显高于重复压水,表明在初次压水后岩层的阻渗能力降低,更易形成导渗;采用渗透系数和阻渗强度作为指标,对底板岩层的阻渗性能进行了量化评价,结果表明测试岩层表现出明显的高阻弱渗的特点。     

卡瓦式止浆塞模拟试验台设计

为改善现有止浆塞的工作性能,在对卡瓦式止浆塞的工作过程进行理论受力分析的基础上,根据其实际工况,采用对卡瓦和胶筒同时进行测试的方式,建立了模拟试验台。结果表明:该试验平台能满足止浆塞60~80 kN的坐封力以及25 MPa的浆液压力模拟要求,可同时监测卡瓦以及胶筒的受力情况、弥补理论分析的不足;还可同时监测注浆工作时其坐封力的变化;这为各种形式止浆塞的性能测试建立了平台,对止浆塞的改进方案提供了参考。     

梯形槽O形橡胶密封圈夹角对最大接触应力影响研究

以某梯形槽O形橡胶密封为研究对象,建立了二维轴对称模型,并运用罚单元算法对不同夹角的梯形槽O形橡胶密封圈进行了接触非线性有限元计算。结果表明:随着密封介质压力的增加,各夹角时O形密封圈底部的接触压力都逐渐增大;压缩率相同情况下,夹角对于底部接触宽度影响不大,但最大接触应力随着夹角的增大而减小;低介质压力下,夹角对于底部接触压力影响不明显,随着密封介质压力的增大,不同夹角时最大接触压力的差值增大,密封介质压力影响显著。充分说明梯形槽夹角是梯形槽O形橡胶密封圈设计中必须关注的一个重要设计变量。     

综采工作面砂岩夹矸层酸化压裂破碎机理

以榆林小保当矿区112201大采高工作面煤层砂岩夹矸层为研究对象,通过夹矸层砂岩物理力学化学性质综合性实验分析,提出了以微量CO2水合物为主的复配专用岩石酸化压裂方法。对高压CO2耦合溶液作用下砂岩中矿物溶蚀的物理化学机理进行研究,分析了高压酸化压裂引起的岩石微观结构变化共同作用下的岩层变形破坏特征及孔渗影响规律。结果显示:CO2水合物酸化专用压裂方法,对夹矸砂岩组成中方解石和白云石组分的影响显著,高岭石膨胀作用增强,压裂液溶蚀孔隙数量显著增多,孔径变大,综合孔隙度和渗透率均增大。通过开采验证,煤层夹矸层CO2耦合压裂破碎后,与正常回采区段及常规水压致裂区段相比,耦合压裂区段工作面回采率显著提高,同时节能降耗效果最为明显。     

采掘机械漏油与密封技术的探讨

论述采掘机械密封技术原理 ,分析采掘机械漏油原因 ,提出防漏措施 ,介绍密封技术发展新思路     

流量引起的注入压力变化对水力压裂效果的影响研究

为探究不同流量条件下水力压裂试件的破裂压力和裂隙扩展面积变化规律,利用真三轴水力压裂系统开展不同流量的水力压裂物理模拟实验。实验结果表明：通过压裂液流量控制注入压力变化量,流量与注入压力变化量、破裂压力呈正相关关系;泵压力曲线都经历了储液─上升─下降─稳定4个阶段,流量越大则储液时间越短、压裂曲线上升和下降的周期越短、稳定压力越高;裂隙扩展面积随流量的增加而增加,在流量为60 mL/min时裂隙扩展面积最大,压裂效果最佳,但当流量超过60 mL/min时容易产生形态单一、扩展面积小的裂隙网络,水力压裂效果会明显降低。研究结果可为水力压裂技术工艺参数的设计提供参考。     

坚硬顶板岩层水力压裂可行性探究

为减轻采用爆破技术在坚硬顶板岩层强制放顶时对矿井安全高效生产的制约,以理论分析与数值模拟相结合的方法,开展了坚硬顶板岩层水力压裂的可行性分析。以榆神矿区某矿为研究对象,基于周向拉应力准则建立了裂缝前缘坐标系,并采用有限元软件ABAQUS进行了数值模拟分析。结果表明在水平孔沿应力方向逐渐变化的过程中,使裂缝张开的压力值保持不变;随着σh/σH的减小,裂缝开启所需压力均有增大趋势;随着σv/σH的减小,裂缝开启所需压力则有减小趋势。     

寿阳和柿庄区块煤储层压裂效果及其影响机理分析

通过分析寿阳和柿庄区块携砂液阶段的压力曲线类型,对压裂效果进行了评价,创新性地对携砂液阶段的砂比曲线类型进行了划分,揭示出压力曲线类型与砂比曲线类型之间普遍存在的统计对应关系,以此为基础,考虑地应力类型、煤岩与围岩力学性质及应力差异多因素,分析了煤储层压裂效果影响机理。研究表明:①压力曲线可划分为下降、稳定、上升和波动4种类型,是评价压裂效果的直接依据;②砂比曲线可划分为连续和断续两种类型,发现压力曲线类型与砂比曲线类型之间存在普遍的统计对应关系,其成因机制为:在弱挤压应力井层(正常应力场),在携砂液阶段早期垂直压裂缝扩展路径选择过程中,易出现砂堵,多形成断续型砂比曲线,随后,若满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件,则垂直压裂缝垂向扩展压开顶底板,即逐层压开顶底板不同岩性层,易出现波动型压力曲线。若不满足垂直压裂缝压开顶底板临界条件,则垂直压裂缝被限制在煤层内侧向扩展,易出现稳定型、下降型和上升型不同类型的压力曲线;③与柿庄区块相比,寿阳区块出现断续型砂比曲线和波动型压力曲线占比的双高现象,整体压裂效果较差,其根本的地质因素是该区块的应力状态决定多数井层发育压开顶底板的垂直压裂缝,为无效造缝,使得压裂效果不佳;④砂比曲线可作为预警曲线,若砂比曲线为断续型,且压力曲线开始出现上升或波动,预期压裂效果差,可考虑提前终止压裂。