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双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考 被引量：9
1
作者 李树刚 张静非 +5 位作者 林海飞 丁洋 白杨 周雨璇 朱冰 戴政 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期138-153,共16页
自提出“双碳”目标以来,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变,能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH_(4)-CO_(2)协同减排。在精准分析碳达峰、碳中和阶... 自提出“双碳”目标以来,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变,能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH_(4)-CO_(2)协同减排。在精准分析碳达峰、碳中和阶段煤矿CH_(4)-CO_(2)双重碳减排面临挑战的基础上,明确了双碳战略中煤气共采技术发展需结合现状需求-技术攻关-政策驱动的核心原则,制定了双碳战略中煤气共采技术的发展路径,论述了其中的关键技术问题。碳达峰阶段,CH_(4)减排以排放源管控为基础视角,核心为瓦斯抽采-利用全周期碳减排关键技术,包含瓦斯富集区靶向精准抽采技术、低渗煤层增透及注气驱替增流抽采技术、关闭矿井瓦斯逃逸通道封堵减碳技术、瓦斯富集-提浓-利用一体化技术,目的是大幅提升高浓度瓦斯抽采-利用效率,减少低浓度及通风瓦斯碳排放;CO_(2)减排以“CCUS+生态碳汇”全域负碳排放技术为核心,包含煤层CO_(2)封存、工业固废采空区充填协同CO_(2)地质封存、煤矿碳封存区域土壤-地表-大气异常监测及生态碳汇技术,进一步吸纳烟道气或纯CO_(2)排放。碳中和阶段核心任务是实现CH_(4)-CO_(2)(近)零碳排放,CO_(2)减排应当由技术攻关示范工程转变为规模化应用阶段,并建立全生命周期煤矿CH_(4)-CO_(2)排放智能监测及动态管控技术体系,实现监测管控技术手段与碳排放环节深度匹配、碳排放监测管控云平台与煤矿全局监控系统深度对接。最后对未来煤气共采体系绿色低碳发展提出了自身见解与思考:(1)继续深化“高效精准抽采+全浓度梯级利用”煤矿CH_(4)零排放技术模式;(2)持续攻关“CO_(2)工程封存+生态碳汇”CO_(2)零排放技术体系;(3)积极探索煤矿“零碳智慧园区”综合解决方案,形成激励和倒逼并重的煤矿碳减排政策支持体系。 展开更多
关键词 双碳目标 CH_(4)-CO_(2)协同减排 煤气共采 发展路径 绿色低碳
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采空区碳封存条件下CO_(2)-水界面特性及溶解传质规律 被引量：3
2
作者 李树刚 张静非 +5 位作者 林海飞 包若羽 丁洋 白杨 周雨璇 朱冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期513-527,共15页
采空区CO_(2)封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要负碳技术储备,在采空区废弃资源二次利用、CO_(2)封存等方面具有广泛的应用前景。利用原位界面张力测定仪开展了不同温压、地层水矿化度及阳离子溶液类型对CO_(2)地层水系统的界面张力... 采空区CO_(2)封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要负碳技术储备,在采空区废弃资源二次利用、CO_(2)封存等方面具有广泛的应用前景。利用原位界面张力测定仪开展了不同温压、地层水矿化度及阳离子溶液类型对CO_(2)地层水系统的界面张力(IFT)影响规律实验,明晰了CO_(2)注入含水碎胀煤岩体中的气液界面扩散效应,并将基于统计缔合理论结合兰纳−琼斯势能模型的状态方程(SAFT-LJ状态方程)与密度梯度理论(DGT)结合预测了IFT理论值;利用自主研发的地质封存地化反应模拟实验平台对相同条件下的CO_(2)溶解性进行了探究实验,得到了采空区储层环境下CO_(2)溶解度变化特征,采用D-S模型计算了对应CO_(2)溶解度理论值。实验结果表明:环境温度一定时,采空区储层压力与IFT呈线性负相关关系,储层温度升高,IFT相应增加,但变化幅度较小;温压条件一定时,矿化度与IFT存在正相关性,且在本实验范围内,低压、高温、高矿化度会促使IFT升高;CO_(2)−盐溶液之间的IFT呈现出随着阳离子价态升高而增大的现象(K^(+)<Na^(+)<Ca^(2+)<Mg^(2+));采空区储层压力与CO_(2)溶解度呈正相关关系,当温度为25℃、纯水条件下,压力由0.5 MPa增至2.5 MPa,对应CO_(2)溶解度由0.1627 mol/kg升至0.7141 mol/kg;CO_(2)溶解度随着温度与矿化度的升高而降低;相同质量分数下,一价阳离子溶液(NaCl、KCl)比二价阳离子溶液(CaCl_(2)、MgCl_(2))可溶解更多的CO_(2)。注入采空区中的游离相CO_(2)克服界面张力通过扩散溶解传质作用打破了采空区地层的地球化学平衡,通过明确环境温压条件、采空区水环境对IFT及CO_(2)溶解度的影响规律,阐明CO_(2)地层水气液界面效应及溶解传质机理,以期为采空区CO_(2)封存安全性及封存量评估提供理论基础。 展开更多
关键词 采空区 CO_(2)封存安全性 气液界面扩散-溶解 界面张力 溶解度
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基于CT扫描技术的煤样三维重构及气体表观渗透率研究 被引量：2
3
作者 石钰 马玉华 +3 位作者 李树刚 薛俊华 赵鹏翔 詹可亮 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期27-35,共9页
基于CT扫描技术对煤样扫描成像,并进行滤波和二值化处理,获取孔裂隙尺寸、孔隙率等特征参数。通过盒维法计算煤样的分形维数,推导煤样孔裂隙的平均迂曲度及迂曲度维数。结合分形理论和克努森数,推导煤体中经滑移修正的气体表观渗透率模... 基于CT扫描技术对煤样扫描成像,并进行滤波和二值化处理,获取孔裂隙尺寸、孔隙率等特征参数。通过盒维法计算煤样的分形维数,推导煤样孔裂隙的平均迂曲度及迂曲度维数。结合分形理论和克努森数,推导煤体中经滑移修正的气体表观渗透率模型并进行验证。通过ANASY有限元软件研究煤体中的瓦斯渗流规律。结果表明,瓦斯在孔裂隙弯折处压力变化剧烈,渗流速度在孔裂隙弯折处达到最大,瓦斯在个别孔隙发生凝滞、不流通。采用经过滑移修正的气体表观渗透率模型计算瓦斯表观渗透率,并与通过Forchheimer公式拟合得到的瓦斯表观渗透率及通过FT模型计算得到的瓦斯表观渗透率相比较,发现经过滑移修正后的气体表观渗透率模型适用于微尺度介质中气体表观渗透率研究。 展开更多
关键词 煤 CT扫描 三维重构 分形理论 滑脱效应 气体表观渗透率
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低速冲击载荷扰动煤体破裂动力学特征与能量耗散规律研究 被引量：1
4
作者 和递 孔祥国 +4 位作者 李树刚 林海飞 季鹏飞 邓岱雨 邹全乐 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期273-284,共12页
为了探究不同冲击载荷作用下煤体破裂失稳动力学特征与能量耗散规律,采用改进的霍普金森压杆(SHPB)试验系统,分别开展了一维冲击载荷、冲击载荷与轴向静载耦合作用动力学试验,研究了不同冲击速度和轴向静载下煤样动力学特性,分析煤样宏... 为了探究不同冲击载荷作用下煤体破裂失稳动力学特征与能量耗散规律,采用改进的霍普金森压杆(SHPB)试验系统,分别开展了一维冲击载荷、冲击载荷与轴向静载耦合作用动力学试验,研究了不同冲击速度和轴向静载下煤样动力学特性,分析煤样宏观破裂形态和孔隙演化规律,并从能量耗散角度剖析煤岩破裂失稳机制。研究结果表明:不同冲击载荷扰动下煤样应力-应变曲线均包含线弹性、塑性和塑性软化3个阶段。一维冲击载荷作用下煤样峰值强度和峰值应变具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,煤样峰值强度、峰值应变逐渐增大;筛分统计破裂碎块不同粒径的质量分布,随应变率的增大,较大粒径质量减少、小粒径质量增加;煤样的入射能、反射能和耗散能均随冲击载荷的增大而逐渐增加,能量耗散密度呈指数增长;在冲击载荷与轴向静载耦合作用下,设定5.54 m/s的低速冲击载荷,随着轴向静载递增,峰值强度持续提升,峰值应变线性减弱;基于核磁共振(NMR)测试表征孔隙结构,煤样内部微孔随轴向静载的增大不断发育,裂隙沿轴向扩张趋势增加;煤样入射能随轴向静载的不断增加基本保持稳定,反射能不断减小,耗散能逐渐增大,能量耗散密度呈线性关系增大。根据煤岩能量耗散机制,孔隙萌生、扩展和贯通诱导煤体产生破裂失稳;轴向静载作用初期更多耗散能被用于内部微孔发育和裂隙扩张,随轴向静载的增大,裂隙不断扩展、滑移衍生出更多潜在破裂面;冲击载荷瞬时扰动下会诱导煤体形成宏观破裂面,产生大范围破裂失稳现象。 展开更多
关键词 冲击载荷 轴向静载 动力学性能 破裂失稳 能量耗散
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基于关键层理论的切顶留巷下覆岩裂隙分布特征研究 被引量：1
5
作者 双海清 辛越强 +4 位作者 李树刚 林海飞 周斌 尚英智 刘思博 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期102-113,共12页
针对切顶留巷工艺使得切顶侧采空区覆岩裂隙分布改变的问题,采用物理相似模拟与数值模拟相结合的手段分析了切顶留巷工艺下采空区应力分布、覆岩运移和采动裂隙分布规律。在此基础上,基于关键层理论与采动覆岩卸荷膨胀累积效应,探讨了... 针对切顶留巷工艺使得切顶侧采空区覆岩裂隙分布改变的问题,采用物理相似模拟与数值模拟相结合的手段分析了切顶留巷工艺下采空区应力分布、覆岩运移和采动裂隙分布规律。在此基础上,基于关键层理论与采动覆岩卸荷膨胀累积效应,探讨了切顶与未切顶侧覆岩裂隙发育高度和离层裂隙区宽度的变化,分析了不同层位定向卸压瓦斯抽采钻孔抽采效果,验证和反演了切顶留巷工艺下覆岩裂隙分布规律。研究结果表明:切顶留巷工艺能有效降低切顶侧顶底板的应力集中,但应力仍会向煤岩深部传递;切顶使得垮落岩层厚度与顶板破断形式发生改变,导致裂隙带发育高度、亚关键层控制范围内离层裂隙区宽度产生变化;切顶侧端头垮落带高度为未切顶侧的2倍,裂隙带高度为未切顶侧的0.87倍,在裂隙带中下部,切顶侧的离层量和穿层裂隙数量均大于未切顶侧;切顶侧在煤层顶板8~30 m范围内裂隙发育量随距离增大而增大,在30~48 m范围内随距离增大而减小,裂隙主要分布于裂隙带中下部;不同层位抽采钻孔瓦斯浓度和流量的“错峰”验证了上述研究结论。研究结果对高瓦斯矿井切顶留巷工艺下卸压瓦斯治理具有一定参考价值。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 卸压瓦斯 切顶留巷 覆岩裂隙 覆岩累计膨胀
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采动覆岩卸压瓦斯运储通道属性参数拓扑关系研究 被引量：1
6
作者 赵鹏翔 卓日升 +5 位作者 李树刚 林海飞 常泽晨 贾永勇 金权 刘元嘉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期135-149,共15页
煤矿日益加剧的高强度开采过程中,诸多因素综合影响着覆岩裂隙的空间分布特征。覆岩裂隙分布的特征对于解放层开采中的瓦斯治理有着重要的指导意义。通过开展多组二维物理相似模拟试验,探究了不同开采条件下(开采高度、推进速度、关键... 煤矿日益加剧的高强度开采过程中,诸多因素综合影响着覆岩裂隙的空间分布特征。覆岩裂隙分布的特征对于解放层开采中的瓦斯治理有着重要的指导意义。通过开展多组二维物理相似模拟试验,探究了不同开采条件下(开采高度、推进速度、关键层层位、煤层倾角)覆岩裂隙网络分布特征及卸压瓦斯运储通道的属性参数,得到了几何参数、裂隙参数的拓扑干系网络。基于复杂网络演化理论可以简化现实干系的拓扑变换,并结合复杂网络特征参数分析运储通道干系结构和因素节点的演化特征,实现了覆岩裂隙网络干系影响因素的定量描述,建立了卸压瓦斯运储通道网络干系结构矩阵及模型。结果表明:卸压瓦斯运储通道的发育范围、贯通度以及分形维数均随着采高、关键层层位及煤层倾角增大而不断扩大;随着推进速度的加快,发育范围却呈现减小的趋势。采高的增加对离层量影响最大,6 m采高相较于4 m时增幅达到146.9%。破断裂隙密度的变化主要受煤层倾角影响,受推速的影响较小,将钻孔布置在高密度区域(破断裂隙密度>4.7条/m),可以有效起到瓦斯截留的作用。研究结果可进一步优化不同因素影响下瓦斯抽采钻孔的布置参数,提高瓦斯抽采效率,从而保证工作面安全高效回采,对实现瓦斯精准绿色抽采具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 卸压瓦斯 运储通道 属性参数 瓦斯抽采 拓扑关系
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羧甲基纤维素对表面活性剂泡沫性能及瓦斯解吸影响研究
7
作者 严敏 王欣宇 +4 位作者 闫冬洁 李树刚 汪诚 王雨奔 何金梅 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期835-845,共11页
为研究稳泡剂作用下表面活性剂泡沫性能对瓦斯解吸效应的影响,选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和辛癸基葡糖苷(APG0810)3种不同表面活性剂与稳泡剂羧甲基纤维素(CMC)配置溶液;通过测定溶液表面张力、黏度、发泡能力和... 为研究稳泡剂作用下表面活性剂泡沫性能对瓦斯解吸效应的影响,选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和辛癸基葡糖苷(APG0810)3种不同表面活性剂与稳泡剂羧甲基纤维素(CMC)配置溶液;通过测定溶液表面张力、黏度、发泡能力和泡沫稳定性等参数,确定具有最佳泡沫性能溶液组成,并探讨温度和煤样含水率等对该溶液泡沫稳定性的影响;利用高压瓦斯吸附解吸装置开展含稳泡剂的不同表面活性剂对瓦斯解吸效应影响试验。结果表明:SDBS质量分数为0.15%的溶液泡沫半衰期与发泡体积最佳,分别为239.34 min和17.33 mL;添加CMC后,溶液泡沫半衰期与发泡体积有明显上升,0.15%SDBS+0.50%CMC时达到最大值,分别为343.92 min和19.33 mL,此配比溶液为具有最佳泡沫性能溶液;当温度降低或煤样含水率增加时,煤体表面泡沫体积随着时间的变化增幅较小,该条件下泡沫的稳定性增加;0.15%SDBS+0.50%CMC配比溶液浸润煤样后,较不添加CMC溶液浸润煤样瓦斯解吸时间延长5 min;添加CMC会加快水分子的形成,增加水层的厚度,延长泡沫在煤样中存在时间和覆盖面积,有效延缓瓦斯释放时间,为高效表面活性剂抑制瓦斯解吸规律及机理研究提供参考。 展开更多
关键词 瓦斯解吸 泡沫 稳定性 表面活性剂 表面张力
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构造煤质量占比对CH_(4)吸附热力学特征参数演化规律的影响研究
8
作者 赵鹏翔 易春艳 +2 位作者 李树刚 刘妍群 贾永勇 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期74-82,共9页
随着我国煤层开采深度不断增加,煤与瓦斯突出事故后果日趋严重,对矿井安全生产威胁巨大。构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一,突出规律及现象随构造煤质量比有明显变化。为探究不同质量比构造煤瓦斯吸附过程中的热力学机理,采用PCT-... 随着我国煤层开采深度不断增加,煤与瓦斯突出事故后果日趋严重,对矿井安全生产威胁巨大。构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一,突出规律及现象随构造煤质量比有明显变化。为探究不同质量比构造煤瓦斯吸附过程中的热力学机理,采用PCT-C80吸附量热联用仪开展基于混合煤样的瓦斯等温吸附及量热测试试验,从热力学角度建立吸附焓、Gibbs自由能、瓦斯吸附熵计算模型。结合试验与计算结果,分别讨论不同质量比构造煤吸附量与吸附热、瓦斯吸附常数与构造煤占比的关系,分析不同质量比构造煤瓦斯吸附焓、表面自由能与吸附熵的变化规律。结果表明:不同质量比构造煤的瓦斯吸附热随着吸附量的不断增大而增大;吸附热与吸附常数a均随着构造煤质量比的增加呈现先增大后减小的趋势,吸附常数b呈现相反的变化规律;随着构造煤质量比的增加,瓦斯吸附热、吸附焓、吸附熵均呈现先增大后减小的趋势,且均在构造煤质量比为50%时达到最大值,而Gibbs自由能呈现相反的变化规律;根据试验结果与拟合公式,归纳出混合煤体吸附瓦斯吸附热力学参数与瓦斯涌出量的数学关系。通过研究得到构造煤质量比影响下的瓦斯吸附热力学特征参数变化规律,揭示混合煤样的热力学作用机制,为明晰开采扰动构造煤体致诱煤与瓦斯突出机制提供了参考。 展开更多
关键词 构造煤 煤与瓦斯突出 热力学 吸附焓 Gibbs自由能
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软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应
9
作者 赵鹏翔 裴文博 +5 位作者 李树刚 林海飞 卓日升 常泽晨 邵秋冬 马晓川 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期163-177,共15页
为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂... 为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂隙分布特征,根据采动覆岩椭抛带理论,同时引入回转角、贯通度、裂隙率等特征参数,研究软硬互层覆岩结构瓦斯运移区和储集区交叉融合动态变化特征受软硬互层结构厚度比的影响。试验结果表明:瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于分形维数、裂隙贯通度、破断回转角与裂隙率的突变区域,运移区破断回转角大于2.07°,储集区破断回转角为1°~2.07°。瓦斯运移区和储集区破断裂隙贯通度分别为0.6~1.0和0.2~0.6;根据瓦斯运–储区裂隙率、回转角、贯通度的变化,确定瓦斯运移区、储集区与交叉融合区边界,裂隙率、回转角、贯通度呈现先快速减小,后减小速率明显减缓,最后减小速率再次增大的趋势;软硬互层覆岩经历运–储区开始形成、运移区与储集区首次出现、交叉融合区初次形成、交叉融合区扩大、运–储区与交叉融合边界逐渐模糊5个时期,最终形成完整的椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;建立软硬互层覆岩结构瓦斯运–储区厚度比效应量化表征模型,同时根据瓦斯运–储区表征参数确定其边界及状态判定流程,确定软硬互层覆岩结构上覆岩层裂隙演化及破断机制。 展开更多
关键词 软硬互层 瓦斯运–储区 交叉融合 厚度比效应 覆岩裂隙
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老采空区CO_(2)封存井位部署方案数值模拟研究
10
作者 丁洋 汤远卓 +4 位作者 李树刚 赵泓超 朱冰 张一正 张艳 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期131-141,共11页
老采空区作为潜在的CO_(2)封存地质体,具有巨大的封存潜力。为明确不同井位部署方案下CO_(2)注入后在老采空区的分布特征及封存量,基于黄陵矿区试验煤矿的实际地质条件,在考虑老采空区内渗透率非均质性和煤岩吸附能力差异的基础上,运用C... 老采空区作为潜在的CO_(2)封存地质体,具有巨大的封存潜力。为明确不同井位部署方案下CO_(2)注入后在老采空区的分布特征及封存量,基于黄陵矿区试验煤矿的实际地质条件,在考虑老采空区内渗透率非均质性和煤岩吸附能力差异的基础上,运用COMSOL软件进行老采空区CO_(2)注入的数值模拟。研究表明:CO_(2)在老采空区的分布表现出越靠近底板、分布范围更广、浓度更高的趋势;当注入井井深达65m时,在老采空区上部低渗透区域的CO_(2)分布显著增加,而走向上分布范围显著减小,而且总封存量和游离态CO_(2)封存量分别达到最大值,分别为7.594×10^(6)kg和3.569×10^(6)kg;而注入井井深95 m时,吸附态CO_(2)封存量最大,总封存量中占比最高,分别为4.37×10^(6)kg和63.52%。增加监测井数量后,CO_(2)在老采空区走向上的分布范围显著扩大;此外,增加监测井数量并采用对称部署扩大了老采空区参与吸附封存的煤岩体范围,从而提高了CO_(2)在老采空区的封存量以及吸附态封存量的占比,该部署方式下CO_(2)封存量是单监测井部署的1.82倍以上,吸附态CO_(2)封存量占比从53.22%提高至72.693%以上。根据对分布特征和封存量的分析,得出了有利于提高老采空区CO_(2)封存量的纵向注入点位及监测井部署方式,可为CO_(2)在老采空区封存井位部署方案提供重要参考。 展开更多
关键词 老采空区封存 非均质性 COMSOL数值模拟 CO_(2)封存量 井位部署
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采动裂隙椭抛带动态演化及煤与甲烷共采 被引量：114
11
作者 李树刚 林海飞 +2 位作者 赵鹏翔 肖鹏 潘红宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1455-1462,共8页
为研究采动覆岩裂隙演化及其中瓦斯的运移规律,通过物理相似模拟及数值模拟发现,煤层开采后采动覆岩裂隙形态可用椭抛带来表征。基于岩层控制关键层理论,建立了考虑采高及第一亚关键层与煤层顶板间距的采动裂隙椭抛带动态演化数学模型... 为研究采动覆岩裂隙演化及其中瓦斯的运移规律,通过物理相似模拟及数值模拟发现,煤层开采后采动覆岩裂隙形态可用椭抛带来表征。基于岩层控制关键层理论,建立了考虑采高及第一亚关键层与煤层顶板间距的采动裂隙椭抛带动态演化数学模型。运用环境流体力学,传质学,渗流力学,采动岩体力学等理论,得到采动煤体应力与卸压瓦斯渗流,纵向破断裂隙区瓦斯升浮,以及横向离层裂隙区瓦斯扩散等方程,构建出椭抛带中卸压瓦斯渗流-升浮-扩散综合控制模型。分析了椭抛带卸压瓦斯抽采机理,提出相应的煤与甲烷共采技术。通过山西天池煤矿抽采卸压瓦斯的现场实践,说明采动裂隙椭抛带是卸压瓦斯的储运区,将瓦斯抽采系统布置其中,可取得良好效果。 展开更多
关键词 椭抛带 煤与甲烷共采 瓦斯渗流-升浮-扩散 高抽巷
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液态CO_(2)-高温蒸汽循环冲击煤体三维CT裂隙重构及劣化机理
12
作者 秦雷 王平 +2 位作者 李树刚 王伟凯 张弦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期304-313,共10页
为解决液态CO_(2)冻结煤层孔隙冰融化时间冗长问题,提出液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤层增透技术。本文借助三维CT扫描测试技术,分析冷热循环冲击过程无烟煤三维孔隙结构参数及劣化机理。研究结果表明:(1)液态CO_(2)-高温蒸汽冷热... 为解决液态CO_(2)冻结煤层孔隙冰融化时间冗长问题,提出液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤层增透技术。本文借助三维CT扫描测试技术,分析冷热循环冲击过程无烟煤三维孔隙结构参数及劣化机理。研究结果表明:(1)液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙不断延伸,逐渐形成贯通裂隙,三维孔隙数量、表面积、体积及切片最大面孔率均与冷热循环冲击次数指数相关;(2)根据霍多特孔隙分类法,结合等效直径计算公式,发现冷热循环冲击前期渗流孔体积比例增加,三维孔隙劣化表现为裂隙贯通,冷热循环冲击后期吸附孔体积比例增加,三维孔隙劣化表现为煤体内部产生大量新生孔隙。进一步分析得:(1)液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤体渗流孔半径分形维数增加,孔隙分形特征增强,表面粗糙度提高,热储集性能降低;(2)孔隙半径分型模型中lg r随冷热循环冲击次数增加而增加,表明孔径劣化扩张明显;(3)基于冷热循环冲击煤体孔隙力学损伤特征,归纳液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤模型;(4)利用投影法得到切片损伤率,定义液态CO_(2)-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤量。当冷热循环冲击12次时,三维孔隙损伤量为48.55。 展开更多
关键词 冷热循环冲击 三维CT扫描 孔隙重构 劣化机理 损伤量
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煤岩瓦斯“固-气”耦合物理模拟相似材料特性实验研究 被引量：34
13
作者 李树刚 赵鹏翔 +2 位作者 林海飞 肖鹏 魏宗勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期80-86,共7页
在固体相似材料研究的基础上,利用"固-流"耦合相似理论,得出适用于煤岩瓦斯"固-气"耦合的相似条件。选用砂子为骨料,石蜡和油为胶结剂,研制出一种适用于开展"固-气"耦合模拟实验的材料。通过大量实验,对... 在固体相似材料研究的基础上,利用"固-流"耦合相似理论,得出适用于煤岩瓦斯"固-气"耦合的相似条件。选用砂子为骨料,石蜡和油为胶结剂,研制出一种适用于开展"固-气"耦合模拟实验的材料。通过大量实验,对相似材料的抗压强度、脆性参数、渗透速率等物理力学进行了测试,并利用自行研制的渗透性测试装置,对不同含量胶结剂的相似材料试件渗透性进行了测试。结果表明,石蜡含量不断增大,材料抗压强度随之增大,渗透性逐渐减小;含油量的变化,消除了单纯使用石蜡时,材料抗压强度变化强烈的不足。合理调节二者之间的比例,可以模拟多种不同强度、不同渗透性的岩石。在力学参数满足模拟岩石的前提下,将研制出的新材料与原始的固相相似材料进行了渗流速度对比实验分析,得出所研制的材料能较大程度的降低气体在其中的渗流速度,并将该材料应用于煤层开采模型实验,有效的揭示了瓦斯渗透速率与上覆岩层运动之间的关系。 展开更多
关键词 “固-气”耦合 相似条件 相似材料 渗透速度 力学参数
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破碎围岩动压巷道锚索支护与注浆加固技术研究 被引量：61
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作者 李树刚 成小雨 +3 位作者 刘超 张天军 邢立杰 王辉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第1期67-72,共6页
为了解决深部破碎围岩动压巷道治理难题,运用UDEC数值计算软件,揭示了破碎围岩动压巷道的变形破坏机制,提出了相应的控制对策;结合现场实际,最终提出了基于锚索与注浆的支护加固方案,并进行了现场应用及效果监测。数值计算及监测结果表... 为了解决深部破碎围岩动压巷道治理难题,运用UDEC数值计算软件,揭示了破碎围岩动压巷道的变形破坏机制,提出了相应的控制对策;结合现场实际,最终提出了基于锚索与注浆的支护加固方案,并进行了现场应用及效果监测。数值计算及监测结果表明:巷道围岩的变形破坏是渐进发展的,局部关键部位的破坏将导致围岩其他部位失稳,帮部的控制对巷道整体的稳定性起到了关键性作用,应为支护加固的重点;加固方案实施后,在工作面回采期间,支护体系受力状态良好,锚索受力处于较佳水平,巷道围岩变形明显减小,最大顶板下沉量和两帮收敛量分别为75 mm和309 mm,相比加固前分别减少了53.1%和68.5%,最大底鼓量为268 mm,减少了66.5%。基于锚索与注浆的支护加固技术可以保证巷道的长期稳定,保障企业安全生产。 展开更多
关键词 破碎围岩 动压巷道 破坏机制 支护加固
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单轴压缩岩石相似材料损伤特性及时空演化规律 被引量：13
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作者 李树刚 成小雨 +2 位作者 刘超 程成 杨铭扬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期104-111,共8页
为了研究岩石相似材料的损伤特性和损伤时空演化规律,利用自主研发的YYW-Ⅱ应变控制式无侧限压缩仪及PCIE-8型声发射(AE)监测系统,监测了岩石相似材料试样在单轴压缩过程中的应力应变变化和AE事件活动,建立了基于AE事件累计数的单轴压... 为了研究岩石相似材料的损伤特性和损伤时空演化规律,利用自主研发的YYW-Ⅱ应变控制式无侧限压缩仪及PCIE-8型声发射(AE)监测系统,监测了岩石相似材料试样在单轴压缩过程中的应力应变变化和AE事件活动,建立了基于AE事件累计数的单轴压缩岩石相似材料损伤模型,进一步分析了岩石相似材料在单轴压缩过程中的损伤发展阶段,研究了单轴压缩下岩石相似材料的损伤时空演化过程。结果表明:岩石相似材料试样在单轴压缩过程中,AE事件活动大致经历了初始压密少量段、弹性变形稳定增长段、塑性变形和破坏剧烈增长段3个阶段;损伤过程可分为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段和损伤加速发展阶段;损伤时空演化过程较好地反映了损伤特性,以1号试样为例:损伤由试样底部开始发展集中,而后中部和上部出现损伤并向底部和顶部稳定发展,随后中部和上部损伤迅速增多并与底部损伤区连通,最终试样发生破坏。研究成果可为相似材料模型损伤演化规律的研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 声发射 相似材料 单轴压缩 损伤特性 损伤演化
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采场覆岩“三带”演化特性的相似模拟实验及分析 被引量：36
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作者 李树刚 王琳华 +2 位作者 林海飞 魏宗勇 丁洋 《矿业安全与环保》 北大核心 2013年第3期17-20,24,共5页
基于相似原理,对覆岩采动裂隙发育特征进行相似材料模拟实验分析,通过研究采场覆岩裂隙的测点层位下沉量、裂隙密度及离层率,分析了覆岩"三带"的高度;利用钻孔探测仪实测垮落带高度,对相似模拟实验结果进行验证。根据理论分... 基于相似原理,对覆岩采动裂隙发育特征进行相似材料模拟实验分析,通过研究采场覆岩裂隙的测点层位下沉量、裂隙密度及离层率,分析了覆岩"三带"的高度;利用钻孔探测仪实测垮落带高度,对相似模拟实验结果进行验证。根据理论分析及这两种方法得出的结果可以确定"三带"的高度范围,为优化设计高抽巷布置层位和高位钻孔设计参数提供依据。 展开更多
关键词 “三带”高度 演化特征 相似模拟 钻孔探测
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互联网+煤矿安全信息化关键技术及应用构架 被引量：46
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作者 李树刚 马莉 杨守国 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第7期34-40,共7页
针对煤矿安全生产信息化的发展及现状,总结"互联网+"背景下煤矿安全信息化的内涵,提出互联网+煤矿安全信息化就是将物联网、云计算、大数据等新一代IT创新变革技术及概念与煤炭工业深度融合,实现煤矿生产的安全、低耗及高效... 针对煤矿安全生产信息化的发展及现状,总结"互联网+"背景下煤矿安全信息化的内涵,提出互联网+煤矿安全信息化就是将物联网、云计算、大数据等新一代IT创新变革技术及概念与煤炭工业深度融合,实现煤矿生产的安全、低耗及高效。同时,从煤矿物联网、煤矿云计算、煤矿大数据三方面分析互联网+煤矿安全信息化的关键技术,并在此基础上提出了由信息感知层、数据传输层、云计算资源层、应用服务层、用户接口层组成的互联网+煤矿安全信息化应用构架及专有云构建模式,使煤矿物联网产生的大数据在弹性可扩展的云计算平台支撑下,为煤矿防灾、减灾,改善煤矿安全现状提供高效、科学的决策依据与技术手段。最后分析了煤矿安全信息化在互联网+背景下面临的机遇与挑战。 展开更多
关键词 互联网+ 云计算 大数据 煤矿安全 物联网
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基于ANP-BP方法的煤矿应急能力评价研究 被引量：21
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作者 李树刚 王璐 +1 位作者 成连华 张良 《矿业安全与环保》 北大核心 2014年第6期115-119,共5页
合理选用评价方法对企业认清应急能力现状及提升应急能力水平具有重要意义。为开展煤矿应急能力评价,强化煤矿应急能力建设,通过对ANP网络层次分析法和BP神经网络各自优势进行分析并组合,以ANP计算出的结果作为BP神经网络的训练样本数据... 合理选用评价方法对企业认清应急能力现状及提升应急能力水平具有重要意义。为开展煤矿应急能力评价,强化煤矿应急能力建设,通过对ANP网络层次分析法和BP神经网络各自优势进行分析并组合,以ANP计算出的结果作为BP神经网络的训练样本数据,提出了ANP-BP评价方法。对该方法在煤矿应急能力评价过程中的实现进行了研究,证明了该方法的可适用性和可操作性。 展开更多
关键词 BP神经网络 ANP-BP评价 煤矿应急能力 评价方法 ANALYTIC network Process(ANP)
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基于低频振动的煤样吸附/解吸特性测试系统 被引量：25
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作者 李树刚 赵勇 张天军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1142-1146,共5页
为研究低频扰动载荷对煤样吸附/解吸瓦斯的影响,自主研发了瓦斯吸附/解吸激振及测试系统,介绍了该测试系统的功能、操作方法以及数据处理方法。试验结果表明,该测试系统能够满足相同温度和气压、不同振动频率和振幅条件下研究煤样瓦斯吸... 为研究低频扰动载荷对煤样吸附/解吸瓦斯的影响,自主研发了瓦斯吸附/解吸激振及测试系统,介绍了该测试系统的功能、操作方法以及数据处理方法。试验结果表明,该测试系统能够满足相同温度和气压、不同振动频率和振幅条件下研究煤样瓦斯吸附/解吸瓦斯的实验需求。 展开更多
关键词 低频振动 吸附/解吸 测试系统 振幅 频率
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低透煤层采空区覆岩高位瓦斯富集区微震探测及应用 被引量：15
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作者 李树刚 成小雨 +1 位作者 刘超 赵鹏翔 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第6期61-66,共6页
为了提高低透气性煤层采空区覆岩卸压瓦斯的抽采效果,采用微震监测技术,对工作面推进过程中采空区覆岩微震事件的演化过程进行了监测,进而分析了采空区覆岩的空间破裂特征,并依据微震监测分析得到的采动裂隙带位置及周期来压步距,设计... 为了提高低透气性煤层采空区覆岩卸压瓦斯的抽采效果,采用微震监测技术,对工作面推进过程中采空区覆岩微震事件的演化过程进行了监测,进而分析了采空区覆岩的空间破裂特征,并依据微震监测分析得到的采动裂隙带位置及周期来压步距,设计了高位钻孔瓦斯抽采参数,检验了瓦斯抽采效果。结果表明:工作面回采期间周期来压步距在16 m左右,形成的采动裂隙带高度在50 m左右,据此设计的高位瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量和抽采体积分数分别提升了100%和150%,表明微震监测技术可准确探测采空区覆岩高位瓦斯富集区的空间位置,为瓦斯抽采钻孔设计提供了依据。 展开更多
关键词 低透气性煤层 采动裂隙带 瓦斯富集区 微震监测 瓦斯抽采
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