R134a气体水合物蓄冷实验研究

以Ｒ１３４ａ为工质,对温－压相图进行了校核,对水合物的生成和融解进行了观察,对正丁醇含量对水合物的影响进行实验研究,确定Ｒ１３４ａ作为气体水合物蓄冷工质的可行性。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

为研究含水率、粒径、温度等因素对煤样吸附瓦斯特性的影响,选取黄陵二号煤矿2^#煤层煤样,通过HCA型高压瓦斯吸附仪,采用正交实验法开展不同含水率、粒径、温度作用下煤样瓦斯等温吸附实验,得到了影响瓦斯吸附性能的主控因素。研究结果表明：不同含水率、粒径、温度条件下,煤的瓦斯吸附曲线均符合Langmuir理论;各因素对吸附常数a值的敏感性依次为粒径>温度>含水率,粒径影响程度是含水率的3.126倍、温度的4.458倍;各因素对吸附常数b值、吸附饱和度X值的敏感性依次为温度>粒径>含水率,温度对吸附常数b值的影响程度是粒径的3.946倍、含水率的7.719倍,温度对吸附饱和度X值的影响程度是含水率的4.947倍、粒径的1.918倍;煤样优先吸附水分,瓦斯吸附量随含水率的增大而减小;瓦斯吸附过程会放热,当温度升高时,瓦斯吸附量会减少;粒径减小,增大了煤样的比表面积,导致瓦斯吸附量增加。

     

软煤钻杆研究进展及发展趋势

系统总结了软煤钻孔失稳机理及规律,提出钻孔失稳主要受煤体基本力学性质、孔周应力环境、孔隙压力及钻进方式等因素的影响,指出增大围岩力学强度,减小塑性区范围与钻孔径向位移是提高钻孔稳定性及成孔率的关键。分析了现有钻孔失稳控制技术的适用条件及优缺点,认为研发随钻护孔防喷与可视化修复一体化技术是瓦斯抽采钻孔失稳防治的发展方向。系统梳理了传统注浆加固材料的研究现状,认为研制并使用兼具固孔抑喷与释放瓦斯潜能的纳米浆泡材料,能延长钻孔服务周期,提高瓦斯抽采效率,应用前景可观。

     

煤和瓦斯突出机理的流变假说

基于煤与瓦斯突出能量理论,建立了突出煤体三维结构应力模型,并利用弹塑性力学相关知识和数学求解方法推导了突出煤体的瓦斯弹性势能和瓦斯内能方程,为钻孔造穴诱突技术应用提供理论依据和实现路径。现场试验了钻孔水力造穴诱突、爆破诱突2种诱突技术措施,结果表明,钻孔造穴诱突过程的能量耗散机制符合推导的瓦斯能量方程和结构应力模型。针对试验矿井实际条件,2种诱突技术措施应用时存在一个阈值,当试验矿井煤层瓦斯含量大于9 m³/t时宜采用水力造穴诱突技术,反之宜采用爆破诱突技术。实践表明,2种诱突技术措施均能使试验矿井瓦斯治理效果显著提高。

     

煤系地层顶板岩溶地下水赋存特征研究

煤层瓦斯测压下向钻孔积水会导致测压不准,研究既能排水又不影响测压进程和测压结果的装置是下向钻孔测压亟待解决的难题。设计了自动排水装置,利用弹性膜实时感知排水时机, 实现了自动化排水;试验研究了弹性膜弹性参数,确定膜的最佳厚度为0.3~1.0 mm;基于气体压力差与毛细作用力原理,推算了最优排水区间;在此基础上研制出一种煤层瓦斯测压下向钻孔自动排水实验装置并开展排水试验。试验结果表明：在测压气室气压为0.152×10⁵ Pa,排水管管径为15 mm,毛细管内径为0.2 mm、数量为950根时,排水速度为0.444 3 cm³/s,该装置可以实现连续缓慢排水。

     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔封堵技术的研究现状及发展方向

受岩石巷道围岩松动圈的影响,采用“两堵一注”技术封孔的底板穿层抽采钻孔封孔段极易受到破坏,产生裂隙,密封效果变差,瓦斯抽采效果不佳。为提高瓦斯抽采效果,提出了固液两相复合封孔技术,通过固体密封段和液体密封段的组合使用,及时封堵松动圈内钻孔周围形成的动态裂隙和固体密封段收缩产生的缝隙,隔断漏气通道,提高封孔段密封性能,并在平宝煤业首山一矿进行了现场试验研究。结果表明：抽采120 d后,试验钻孔孔口瓦斯浓度为30%~50%,较对比钻孔的孔口瓦斯浓度(小于20%)有明显提高。该技术有效降低了围岩松动圈对抽采钻孔封孔段的影响,实现了提高抽采瓦斯浓度的目标。

     

剩余油饱和度测井资料在雅克拉凝析气田的综合应用

雅克拉凝析气田2005年投入开发至今已稳产9年,目前已进入中、后期开发阶段。为了准确监测剩余油状况,对多口井进行了剩余油饱和度测井,用来指导气田的开发调整。同时,应用剩余油测井资料,对储层连通性进行了评价,并辅助进行小层精细划分,深化地质认识。     

光学技术在气体浓度检测中的应用

阐述了目前气体浓度检测的7种常用光学方法,针对每种光学方法给予了详细的原理说明,列举了各种光学方法现场应用中的优缺点,以及针对光学方法优缺点所做的改进工作,提出了方法改进中的新颖想法,讨论了各种光学方法的结合使用。这其中包括常规光学气体浓度检测方法：光干涉法、光声光谱法、相关光谱法;以及新型光学气体浓度检测方法：可调谐半导体激光吸收光谱法、倏逝场型光纤气体传感法、空芯光子带隙光纤传感法、光纤环衰荡光谱法。结论指出,小型化、智能化、便携式、低功耗、高准确度、快速响应性及分布式多组分遥测技术成为现阶段光学法检测气体浓度的发展趋势。

     

顺层长钻孔超高压水力割缝增透技术研究与应用

为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100 MPa的超高压水力割缝成套装置,实现了超高压状态下不退出钻杆的钻割一体化工艺和远程操作功能,考察了超高压水力割缝参数,形成了顺层钻孔超高压水力割缝工艺技术。现场试验得出：割缝钻孔平均单刀出煤量为0.32 t,等效割缝半径达1.51~2.08 m;割缝后钻孔瓦斯抽采浓度同比提高了1.44倍,瓦斯抽采纯流量提高了3倍,有效抽采半径为对比普通钻孔的3.6倍,钻孔施工时间缩短约30%,抽采达标时间缩短40%左右。应用表明,采用超高压水力割缝增透技术后,煤层的透气性明显改善,达到了快速卸压增透的目的。     

基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究

为探究煤二次氧化的自燃特性,采用热重、红外光谱联用的实验方法,对原煤样及预氧化煤样进行对比研究,结果表明：原煤样及预氧化煤样的总反应历程相似;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的特征温度先降低后增高,燃点之后的特征温度变化则不明显;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的逸出气体量先增加后减少,燃点之后则基本不变;预氧化煤样的活化能比原煤样有所下降,且随着预氧化程度的加深煤样的活化能先降低后增高,其中预氧化至160 ℃时煤样活化能达到最低。因此,预氧化煤样的氧化性要强于原煤样,更容易发生自燃。