煤层CO2安全封存研究进展与展望

以CO₂地质封存为代表的负碳排放技术是实现我国碳达峰、碳中和战略目标的重要途径。煤层CO₂封存成本低,同时可实现煤层气高效采收,符合国家绿色发展理念。尽早布局煤层CO₂封存安全研究是保障我国碳达峰、碳中和目标的战略要求。对煤层CO₂封存技术发展现状和安全问题进行了梳理和分析,当前煤层CO₂封存仍处于示范阶段,规模化推广应用尚未实现。煤层CO₂封存安全性主要受封存地质体结构、地质灾害、工程扰动等因素影响,现有安全监测方法多以CO₂泄漏产生的某些环境效应为监测对象,缺乏对封存地质体自身安全性的监测。煤层碳封存全生命周期安全性存在诸多研究空白,严重制约着我国煤层CO₂封存技术的发展。针对现存问题,总结提出了应对煤层CO₂封存安全的4项关键技术,即煤层安全储碳机理与主控因素、煤层碳封存风险探测与安全评价方法、煤层碳封存全生命周期安全监测预警技术以及煤层碳封存风险应对与应急处置规范。通过上述4个方面的...     

受载岩石电磁辐射特性及其应用研究

对砂岩、泥岩和混凝土在压、拉状态下的电磁辐射特性，规律进行了实验研究和分析。研究结果表明，砂岩、泥岩和混凝土在压、拉状态下能够产生电磁辐射；电磁辐射与载荷呈现正相关性，岩石电磁辐射具有记忆效应，在受载过程中最大电磁辐射强度与岩石强度间呈现正相关性，电磁辐射在测定原岩应力，测定围岩相对应力分布、评定煤岩体应力状态及其稳定性方面具有非常广泛的应用前景。     

近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采及效果评价研究

为高效评价近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采效果,基于弹性力学、渗流力学和Klinkenberg效应等理论,建立了包含煤岩变形、瓦斯运移、孔隙率和渗透率演化数学方程的低透气性含瓦斯煤气固耦合模型,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟分析了近距离突出煤层群水力冲孔钻孔周围煤体瓦斯压力与孔径之间的时...     

突出危险煤层微震区域动态监测技术

为弥补煤与瓦斯突出区域预测方法抽检、定点式指标存在的弊端,实现煤层突出危险性的区域连续监测,提出了突出危险煤层微震区域动态监测新方法,研究了微震监测技术实现区域监测的理论基础,建立了相应指标评价体系,并在突出矿井进行了应用试验。结果表明:利用微震频次指标、能量指标监测煤层采掘扰动、地质异常具有良好效果,利用震动波CT探测得出的区域应力场分布特征与理论分布相一致。这验证了微震监测技术实现突出危险煤层区域监测的可行性,为煤与瓦斯突出区域监测方法研究提供了新思路,可突破传统区域预测手段在时、空维度上的局限性,实现突出危险煤层区域动态、连续监测。     

冲击矿压危险的电磁辐射监测技术

电磁辐射现象是受煤体变形破裂的结果。现场观测表明 ,工作面周围不同位置 ,电磁辐射信号是不同的 ,煤体中的应力越高 ,变形破裂越强烈 ,电磁辐射信号越强。同时给出了冲击矿压前后、卸压爆破前后、爆破诱发冲击矿压前后电磁辐射的变化规律。据此建立了冲击矿压危险性预报的电磁辐射监测技术     

障碍物对瓦斯爆炸火焰结构及火焰传播影响的研究

通过高速摄影与纹影方法从细观角度研究了网状障碍物对管道内瓦斯爆炸火焰细微结构的影响，以及火焰加速机理，并进行了数值模拟。实验与理论分析表明，障碍物的存在引起火焰前锋褶皱度增大，提高了火焰前方未燃气体以及火焰内部流场的湍流强度，促进了火焰加速。     

FLAC在煤岩变形破裂力电耦合规律研究中的应用

运用FLAC软件对加载煤岩进行了三维FLAC分析与应力场数值模拟计算，结合基于脆性材料损伤特性和强度统计理论以及实验室测定结果得到的煤岩变形破裂过程电磁辐射与应力之间的耦合关系式，对单轴压缩与矿山巷道掘进煤岩变形破裂过程中应力与产生的电磁辐射信号进行了耦合研究，耦合计算结果与实验测定结果吻合，表明选取的应力场数值模拟软件FLAC可以很好地模拟煤岩受载时内部应力变化规律．     

冲击矿压预测的电磁辐射技术及应用

试验研究表明，煤岩在冲击破裂过程中，裂缝的形成和颗粒的摩擦会产生电磁辐射；煤岩体所受的应力越高、变形破裂越强烈，电磁辐射信号越强；现场观测的微震和冲击矿压发生前，电磁辐射也有较大幅度的增加．为此，提出了非接触式电磁辐射预测冲击矿压危险的临界指标和偏差技术．     

事故的定义及其发生原因的理性分析

事故的定义在事故预防、安全管理、安全方法中具有重要的地位。作者从系统及其运动的角度给出了事故的定义,分析了事故发生的原因,提出了预防事故的基本原则。对于指导事故管理和预防具有积极作用。     

基于FLAC2D模拟的矿山巷道掘进煤岩变形破裂力电耦合规律研究

通过FLAC^2D模拟了矿山巷道掘进过程中煤岩内部应力场的分布规律；根据提取的模拟计算应力值和煤岩受压变形破裂过程中产生的电磁辐射强度与煤岩内部应力之间的力电耦合关系式，对巷道掘进过程中产生的电磁辐射信号变化规律进行了研究。研究结果表明：电磁辐射模拟计算值在巷道中间高度的电磁辐射信号是最强的；在不同的加载应力下，监测点接收的电磁辐射模拟计算值也有较大的差别，加载应力越大，产生的电磁辐射信号越强；监测点接收的电磁辐射模拟计算值随着频率的增加而呈幂率关系下降；将应力集中区域看作电磁辐射源区是可行的。研究成果为煤岩灾害动力现象电磁辐射监测技术的研究提供了一种新的研究思路和方法。