泥岩孔裂隙分布特征及其对吸水性的影响

基于泥岩样品的扫描电镜测试和液氮等温吸附试验,系统研究煤系泥岩的显微孔裂隙形态特征和分布规律,进而探讨孔裂隙分布特征对其吸水软化崩解性的影响规律。主要研究成果为：① 泥岩孔裂隙类型有粒间孔、层间孔、粒缘收缩孔、气胀孔、溶蚀孔、矿物铸模孔及裂隙等;② 孔裂隙的发育程度及相互间的连通性差,自然状态下,多以隐裂隙的形式存在,肉眼很难辨别;③ 孔裂隙以所含黏土矿物微集聚体间孔隙和构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙为主,其中构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙体积占泥岩总体积的20%以上;④ 泥岩吸水软化崩解是在宏观结构破坏或扰动的基础上,由微孔裂隙吸附效应引起的,受其物质组成不同的影响,自然吸水率和软化崩解机理存在明显差异。     

有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究

 以新生代煤系地层中的泥岩作为研究对象,对泥岩进行有机硅材料改性试验。采用静态水接触角法、液氮等温吸附、自由膨胀试验、扫描电镜能谱分析以及常规岩石力学强度试验等物理化学测试手段对比分析泥岩改性前后疏水性、孔裂隙、胀缩性、微结构及物理力学特征等物性变化规律,并分析有机硅改性泥岩的改性机制。结果表明：(1) 有机硅材料可有效改变泥岩的表面结构与性质,岩样表面水滴润湿角由8.51°增至113.34°,由亲水性变为憎水性。(2) 改性后孔裂隙形态变化不大,但总量明显减小,氮气吸附量由26.488 2 cm3/g减少至9.477 3 cm3/g,BET比表面积由13.029 8 m2/g减少至2.856 4 m2/g,孔隙最大孔径由150 nm左右减小至110 nm左右。(3) 岩样自由膨胀率由3.54%减少至0.51%。(4) 改性后岩样化学元素组成比例发生了较大变化,碳元素的大量增加和硫元素的出现表明改性材料已渗入岩样内部。(5) 改性后岩样的强度显著增加,其中单轴抗压强度由9.3 MPa增至26.05 MPa,抗拉强度由1.69 MPa增至3.22 MPa。     

软岩动压巷道支护加固技术及其应用

针对屯兰矿12206综采工作面瓦斯尾巷严重变形破坏的问题,通过现场实测和理论分析研究其破坏机理及控制对策,结果表明:富含黏土矿物的底板岩石在矿井水的楔劈作用下碎裂扩容产生膨胀应力;动压巷道在回采过程中产生高应力与剪切破坏;复杂动压及膨胀应力耦合作用导致巷道表现出强烈的流变特性;加强支护并阻止水对底板岩石的弱化是解决该尾巷大变形的必然选择;改性注浆加固技术,可成功解决软岩动压巷道的支护难题.     

水对煤压裂破碎粒径分布规律的影响分析

对自然含水煤样和饱水煤样进行控制压缩量的压裂对比实验,通过Rosin-Rammler模型分析煤样压裂破碎后碎块粒径分布及其与压缩量的关系。研究结果表明:自然含水煤样小粒径(小于1.25 mm)碎块量大于饱水煤样,随着压缩量的增加,自然含水煤样和饱水煤样小粒径碎块量都增加;随着压缩量的增大,自然含水煤样碎块分布趋于分散,饱水煤样碎块分布趋于集中,且饱水煤样碎块分布比自然含水煤样集中;饱水煤样碎块中位径d50比自然含水煤样碎块小。     

深孔钻削中油路系统静态特性分析

采用通用计算流体力学软件 FLUENT 对深孔钻削中油路系统进行力学仿真.仿真结果表明:试验仿真结果与理论结果相吻合,同时也找出在排屑过程中应该解决的主要问题(一方面是进油口处的压力和流量,另一方面是切削区钻头形状的改进),这些问题的研究对实际排屑问题的解决有指导性作用,并且使研究者更进一步形象地认识到处于封闭状态下深孔加工的特性.     

界面结合状态对晶须树脂基复合材料力学行为的影响

采用有限元法对晶须增强树脂基复合材料的应力/应变场,随界面结合状况的变化进行探讨.结果表明,界面结合力越强晶须端面应力集中现象越明显;界面结合完好时,晶须上承受的轴向应力较大,界面结合较弱时,晶须上承受的轴向应力明显减小,基体上承受的轴向应力受界面结合状况的影响不明显;当界面结合增强时,晶须上承受的界面剪切应力变大.     

水化学环境变化对泥质岩胀缩性的影响

 通过膨胀试验研究不同水化学环境下泥质岩的胀缩性能,分析层理面方位、同种类不同浓度、同浓度不同价位阳离子以及不同化学路径对泥质岩胀缩性的影响规律。并结合扫描电镜能谱分析,探讨泥质岩胀缩性能发生变化的内在机制。结果表明：(1) 泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小。(2) 泥质岩膨胀性受溶液浓度和阳离子价的共同影响。同种类水溶液中,溶液浓度越高,膨胀性越差;同浓度同种类阴离子水溶液中,阳离子价位越高,膨胀性越差;不同种类浓度水溶液中,膨胀性与其所经历的化学路径有关。(3) 当膨胀性低的水溶液置换膨胀性高的水溶液后,泥质岩将发生体积收缩。(4) 泥质岩膨胀性与其所含交换阳离子中低价阳离子与高价阳离子的比值有关,比值越大,膨胀性越强。     

SL中光敏树脂固化速度的影响因素研究

考察不同种类的光引发剂及用量,不同官能度的单体及用量对光敏树脂光固化速度的影响。结果表明,选用吸收光谱与紫外光源发出的主波长较为一致的光引发剂,选用官能度较高的单体以及提高单体在光敏树脂中的含量,均可提高光固化速度。     

望云煤矿150101运输巷锚杆支护参数优化研究与应用

为合理优化150101运输巷的支护参数,基于巷道原支护方案现场应用效果,现采用数值模拟的方式进行锚杆合理参数的分析,根据模拟结果得出锚杆合理排距为1 200 mm,顶板和两帮锚杆合理间距分别为1 100 mm和1 300 mm.根据运输巷具体的地质情况,结合锚杆合理参数分析结果,进行巷道锚网支护优化方案的设计,并在支护优化方案实施后持续进行围岩变形监测。结果表明：运输巷围岩支护方案优化后,巷道掘进期间围岩变形量小,保障了围岩稳定,降低了支护成本。     

大规模粒子模拟并行前处理系统的设计与实现

粒子模拟是目前化工、材料、生物等领域重要的研究手段之一.随着计算机软硬件的发展和大规模并行集群的出现,可模拟的粒子规模越来越大,模拟对象也越来越复杂.前处理足粒子模拟初始数据的生成环节,它负责将模拟对象转化为粒子系统,并按照模拟算例需求,将粒子数据输出为文件.前处理是连接模拟对象和模拟计算的纽带.是粒子模拟过程中关键的一步.本文提出的设计方案是首先使用BRLCAD建立模拟对象的三维模型,然后将二维模型转换为空间枚举,接着在空间枚举的规则块中填充粒子,同时通过使用元胞法检测粒子之间的冲突来保证粒子的合法性,最后根据粒子的类型和位置计算粒子的物性并将粒子数据输出到文件.本文根据该设计方案结合MPI并行计算技术,实现了大规模粒子模拟并行前处理系统,并进行了一系列的测试证明了该系统的实用性和可靠性.