复杂条件下遗煤开采岩层控制理论与关键技术研究

为解决我国老矿区资源枯竭,优质稀缺煤种匮乏、矿井服务年限不足等问题,通过理论分析、实验、数值模拟等方法系统研究了我国遗煤储量及类型、复杂条件下遗煤资源开采矿山压力显现规律、岩层控制机理及判定方法、构造充填岩控技术及工艺装备。取得了以下创新性成果:①首次摸清了我国遗煤储量、分布及类型等,遗煤资源开采可增加我国30%的煤炭储量,其开采将增加主要产煤省的煤炭储采比,提出了遗煤资源开采急需解决的技术难题;②揭示了复杂条件下遗煤开采的"应力场-结构场-变形场"时空演化与矿压显现规律,建立复杂条件下遗煤开采岩层移动预测模型;③发现复合残采区整层遗煤资源开采存在"主控岩层结构",建立了"扰动块体梁"结构模型和"上控制层+下承载层"结构模型,揭示复杂条件下遗煤开采岩层控制机理,构建了以"主控岩层结构稳定"为核心的复杂条件下遗煤开采可行性定量判定理论体系;④研发了综合柱旁充填、"梁-柱"式充填岩移控制技术、固体资源化充填材料和制备输送系统,充填效果监测技术,发明了复杂条件下遗煤开采构造充填岩控技术及工艺装备,形成了复杂条件下遗煤开采关键技术体系。该成果对延长服务年限、保证国家能源供给具有重要意义。     

重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征

针对牛蹄塘组页岩气勘探开发过程中存在产气量较低,产气持续时间较短等问题,以渝东南下志留统龙马溪组页岩和渝东北下寒武统牛蹄塘组页岩为对象进行对比,重点剖析2套页岩的孔隙储集能力及其演化特征。结果表明：龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别：龙马溪组页岩内部的固体干酪根有机质孔隙数量少,孔径小,连通性差,但其焦沥青内部有机质孔隙数量多,孔径大,连通性好。牛蹄塘组页岩内部的固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。储层热演化程度对页岩有机质孔隙的发育有着直接的控制作用。龙马溪组页岩由于古埋深较牛蹄塘组页岩浅,所经历的热演化作用相对较弱,适宜的热演化程度保留了龙马溪组页岩焦沥青内部大量的有机质孔隙,但其固体干酪根由于演化时间相对较长,有机质孔隙数量减少。渝东北牛蹄塘组页岩埋深过大,储层过度演化达到变质期导致其内部固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。针对牛蹄塘组页岩气的高效勘探开发应寻找热演化程度适中的页岩分布区。     

膨胀管非线性大变形过程中摩擦问题模拟研究

膨胀管的膨胀过程属于非线性大变形过程,其接触摩擦问题用一般方法很难求解,依据修正的库伦摩擦定律,结合套管大变形问题的增量分析过程,用数值模拟方法详细分析了在不同摩擦因数下套管膨胀后套管的壁厚变化规律、等效应力变化规律以及轴向收缩量变化规律。选用ANSYS模拟分析技术,采用114mm×7.34mmAPI标准的N80套管,将内直径从99.32mm扩张到119.20mm。分析结果表明,在相同膨胀锥使套管膨胀的情况下,不同摩擦因数对套管的力学性能存在较大影响,摩擦因数越小,膨胀后套管残余应力越大;套管膨胀时,必须综合考虑膨胀过程中壁厚的变化、轴向收缩量的变化、膨胀后残余应力的变化,从而合理选择润滑措施。     

基于混沌动力系统的数字图像加密方法

提出一种新的基于混沌有序化映射的数字图像加密方法。把混沌矩阵映射成有序矩阵同时得到混沌有序化映射;给出了加密算法的置乱模块和替代模块;设计了空间域和频率域加密算法。频率域加密密文图像能根据传输率要求随时进行相应压缩比的有损压缩,并能解密得到较低失真率的解密图像。实验结果表明所提图像加密方法安全、高效。     

高含H2S和CO2环境中L80钢的腐蚀规律

 采用失重腐蚀方法研究了在模拟气田井下腐蚀环境中腐蚀影响因素(总压力、温度、腐蚀时间、H2S、Cl-、溶液流速),对套管钢(L80)腐蚀的影响规律,并用扫描电镜分析了腐蚀产物膜形貌。结果表明：60 ℃为L80钢在H2S+CO2腐蚀环境中的腐蚀临界温度,此时,L80钢的腐蚀速率最小;当总压力大于等于9 MPa,温度为120 ℃,H2S、CO2达到各自的超临界点,L80钢的腐蚀速率比温度为90 ℃时小;随腐蚀时间延长,腐蚀速率明显下降;相对在单一的CO2环境下,引入H2S可降低腐蚀速率;Cl-可促进L80钢的腐蚀;溶液流速加快,腐蚀速率提高。     

一种基于纠错编码技术的盲数字水印算法

目前基于离散余弦变换的图像数字水印技术水印大多都不能盲提取.提出一种基于量化的鲁棒性数字水印技术.首先,对水印信息进行纠错编码提高水印的鲁棒性,并通过Arnold置乱对水印信息进行加密;然后将原始载体图像经过8×8分块DCT变换后,根据预处理后的水印数据量选定水印嵌入位置;最后对DCT系数进行量化同时完成水印信息的嵌入.本算法实现了水印的盲提取.实验表明,文中水印方法实现简单,具有较好的稳健性和不可见性,能有效抵抗噪声、JPEG有损压缩、滤波等恶意攻击.     

石炭二叠系火成岩侵入区特厚煤层采区停采煤柱合理宽度研究

根据塔山煤矿石炭二叠系不同层位煤岩层受火成岩侵入的地质情况,运用Flac3D数值模拟软件对不同覆岩类型条件下特厚煤层停采煤柱合理留设宽度进行探讨;对采动影响下不同覆岩类型停采煤柱内部应力、尤其对大巷围岩垂直应力及超前支承压力等矿压特征差异进行分析。结果表明:1)无火成岩侵入下停采煤柱宽度为150～155 m,三层火成岩侵入下停采煤柱宽度为135～140m,单层侵入与双层侵入类型居于二者之间。煤岩层受侵入形成坚硬岩层越多,应力于煤柱弹性区衰减速率也较大,大巷围岩受扰动较弱,需留设停采煤柱宽度较小。2)巷道围岩应力场受扰动影响后,煤柱弹性区应力最低点的应力及大巷围岩最大垂直应力(及应力集中系数)会显著增大,大巷围岩最大垂直应力集中系数以二次函数关系随煤柱宽度减小而增大。3)特厚煤层坚硬岩层与高低位关键层的相对位置不同,对采场矿压显现影响程度不同。     

脉冲式末端修正弹的修正能力及控制精度分析

针对低旋弹药在脉冲发动机工作时影响弹道特性问题,进行了弹道特性仿真,分析了脉冲发动机位置和点火相位对末端修正弹修正能力的影响,并计算了脉冲发动机点火时间误差和位置误差对控制精度的影响,从而为脉冲式末端修正弹的外弹道设计提供理论依据。结果表明:通过调整脉冲发动机的位置和点火相位,可实现末端修正弹药的修正能力要求;点火时间误差和位置误差引起的控制偏差在5.1%以内。