射流曝气器最优喉嘴距的试验研究

实施强制氧化是石灰石/石膏湿法脱硫系统中有效防止其结垢和堵塞的关键。为研究重庆某环保公司的脱硫系统的需氧量,本文采用射流曝气的方法,通过自行设计加工喉嘴距可调的射流曝气器,试验研究了喉嘴距及射流曝气器出口围压对其吸气量大小的影响规律。结果表明:随着围压的增加,进气口风速依次递减,同时最优喉嘴距也随之改变,并得出了射流曝气器在不同出口围压条件下最优喉嘴距的范围为1.5~1.8倍喷嘴直径,且在此条件下,其吸气量完全满足浆液要求。     

清洁压裂液与水对煤层渗透率影响对比试验研究

针对煤矿井下采用不同压裂液增加煤层透气性的工程问题,开展了多组有效应力作用下烘干、含水与含清洁压裂液3种煤样的渗透率对比试验,并利用多孔介质和流体力学理论分析了压裂液影响煤层渗透率的机理。研究结果表明：饱和清洁压裂液煤样渗透率比饱和水煤样渗透率平均高出177.83%,随着有效应力增加,煤样渗透率均呈指数关系降低;压裂液对煤层渗透率的影响受表面张力影响,表面张力大,液体会在煤体内占据更多瓦斯运移通道,从而降低煤层透气性,与清水相比,清洁压裂液有效降低了煤体内部孔隙表面液体张力,增大了瓦斯运移通道,提高了煤层渗透率,有利于煤层气的抽采。     

水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型,并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上,给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法,从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析,并给出了热应力的计算模型,并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明：热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力,热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内,避免刀具早期失效,延长其使用寿命。     

煤层自进式水射流钻头优化设计及实验研究

低透气性煤层的瓦斯抽放是制约煤矿安全和高效生产的主要因素,煤层瓦斯钻孔抽采是从根本上减少或消除矿井瓦斯灾害事故最有效途径之一,针对松软煤层瓦斯抽放孔易于塌孔,使用一般机械设备清孔存在对孔困难、效率低等问题,设计了一种使用井下现有水泵,用于软煤层塌孔后清孔作业的自进式水射流钻头.利用理论分析和数值模拟的手段,分析了钻头的...     

高压水射流割缝钻孔抽采影响半径研究

钻孔抽采影响半径是确定钻孔布置的基础参数,但关于高压水射流割缝缝槽形态及缝槽形态与钻孔抽采影响半径的影响关系目前尚无系统研究。根据缝槽形态实验结果将缝槽形态简化为圆盘,基于淹没射流结构理论分析缝槽圆盘尺寸,采用COMSOL软件研究不同条件煤层的割缝钻孔抽采影响半径,并进行现场测试试验。结果表明:割缝钻孔抽采影响半径与缝槽圆盘、渗透率、抽采时间、瓦斯压力等因素均呈幂函数关系,因素影响显著程度依次为渗透率、抽采时间、瓦斯压力、缝槽圆盘;高压水射流割缝缝槽体积与理论分析确定的缝槽圆盘体积的相对差值为8.33%,在抽采时间130 d时的实测钻孔抽采影响半径与数值模拟的相对差值为6.20%。     

可燃冰生成过程的晶体形态及气体分子传输机理研究

可燃冰是国际公认的21世纪最具应用前景的一种新能源。开采天然气水合物资源对缓解能源危机、解决我国能源短缺、降低CO_2排放等问题有重要的现实意义。国内外对天然气水合物的特性研究主要集中在宏观尺度,对微观尺度的研究较少。通过实验手段从微观尺度研究可燃冰生成过程的晶体形态特征及分子传输机理。研究发现可燃冰在纯水体系和表面活性剂溶液中的结晶特征存在明显的差异,且在形成过程中甲烷分子先进入水合物的小孔穴,再进入水合物大孔穴,可燃冰在表面活性剂溶液和纯水中形成的均为结构I型气体水合物。研究结果对进一步深入认识天然气水合物的形成和分解特性具有重要的研究价值。     

水下振荡脉冲射流气举破碎器的研究

探讨了振荡脉冲射流作为气举破碎器的可行性。理论和实验研究了在淹没条件下振荡脉冲射流破碎硬土岩层和松动矿床的动态特性。振荡脉冲射流不仅能有效地破碎水下粘土层、松动矿床砂粒,而且能产生脉冲上举力,促使砂粒快速地进入气举吸头,气举速度以及气举管中砂粒浓度明显增大。     

隧道开挖过程中复杂裂隙围岩的固流耦合分析

隧道通过裂隙岩体的含水区段时,人为扰动了裂隙岩体、地下水等构成的复杂地质系统,是造成各种涌水、突水、突泥事故的重要原因。为了研究复杂地质条件下隧道开挖过程中岩体变形、流体运移相互作用过程,探讨其对隧道涌、突水的影响,在上述复杂过程进行理论分析的基础上,根据深埋隧道围岩裂隙发育规模与工程尺度的关系,建立可以同时考虑不同级别裂隙网络的复杂裂隙岩体水力学模型,采用有限元法对复杂裂隙岩体中开挖隧道的固流耦合过程进行了数值模拟,模拟结果体现了主干裂隙在渗流中的强导水作用和网络状裂隙的贮水功能与渗流滞后效应,开挖过程中复杂裂隙岩体渗流场与应力场的耦合作用显著的增加了隧道围岩屈服区。     

基于实时核磁共振的煤岩气驱水流动特性试验研究

煤层气排采过程中,气水两相流阶段极易产生储层伤害,正确认识气水产出机理对高效开发煤层气具有重要意义。本文利用核磁共振技术,基于CPMG回波序列法,实时测试煤岩不同围压条件下饱水及氮气驱水过程中的横向弛豫时间,结合分形理论分析煤岩气驱水过程中围压及驱替压力对气水运移路径的影响,研究煤岩气液两相微观流动特征。结果表明：在饱水条件下,随着围压的增加,煤基质在围压与孔隙水压的共同作用下发生摩擦挤压作用,导致大孔明显减少,而微孔及中孔增加;气驱水过程中,气体会优先占据大孔中央,高围压会对煤岩产生不可逆的损伤,含水饱和度的降低主要发生在运移孔中,残余水主要分布在煤岩狭小喉道和孔隙盲端及被狭小喉道连通的大孔中。该研究对加深煤层气水产出机理的认识及煤层气开发排采技术选择具有重要意义。     

西山坪隧道穿煤及采空区围岩变形特性与数值模拟研究

结合渝（重庆）合（合川）高速公路西山坪隧道新奥法施工监测实施，分析了初期支护条件下隧道左线穿煤及采空区（LK35＋360～LK35 560)围岩的变形特征，并对穿煤及采空区围岩的位移和应力特性进行了施工动态有限元数值模拟研究，验证了位移监测资料的正确性。为制定采空区处理措施和优化后期支护方案提供了信息。