不同单轴压缩应力条件下煤吸附CO_(2)后颗粒破碎演化规律研究

1

作者 丁洋 王梦迪 +7 位作者 李树刚 林海飞 赵泓超 谭军红 张静非 朱冰 张一正 张艳 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期97-107,共11页

煤层开采完成后,地下形成了大量的裂隙空间,其中存在一层或多层遗煤,甚至可能包括完整的不可采煤层。这为利用煤矿采空区进行的CO_(2)的物理封存(包括游离态和吸附态CO_(2))提供了新的可能。在煤矿采空区的CO_(2)封存过程中,不同应力分... 煤层开采完成后,地下形成了大量的裂隙空间,其中存在一层或多层遗煤,甚至可能包括完整的不可采煤层。这为利用煤矿采空区进行的CO_(2)的物理封存(包括游离态和吸附态CO_(2))提供了新的可能。在煤矿采空区的CO_(2)封存过程中,不同应力分布条件下煤颗粒的破碎和压实特性将发生变化,可能引起采空区储层渗透性变化和微震活动,严重的将导致CO_(2)泄漏,危及CO_(2)封存的安全性。通过比较吸附和未吸附CO_(2)的煤样在不同轴向应力条件下的粒径级配特征、破碎特性和压实特性,揭示了不同应力条件对渗透性的影响。研究结果表明:吸附CO_(2)对煤颗粒的粒度级配产生了显著影响,煤样吸附CO_(2)后的粒度分布与Mandelbrot分形分布之间呈现良好的一致性;吸附CO_(2)增加了煤的破碎倾向,特别是在轴向压力较小时,相对破碎率和绝对破碎率随着轴压的增大逐渐增加。对于压实过程和空隙率,CO_(2)吸附在轴压较小时具有显著影响,但随着轴压的增大,这种影响减弱。结合实验结果和前人研究,提出了采空区煤岩体吸附CO_(2)后渗透率的计算方法,结果表明在吸附CO_(2)过后破碎煤体变得更加密实,吸附影响系数随着应力的增加呈现非线性的变化。研究结果为煤矿采空区CO_(2)封存的安全性评估以及CO_(2)注入后采空区后泄漏的防治提供了重要理论参考。 展开更多

关键词 煤矿采空区 CO_(2)吸附 轴向应力 破碎煤岩体 破碎压实特征

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新型聚氨酯堵水注浆材料的研究及应用 被引量：67

2

作者 冯志强 康红普 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期375-380,共6页

为了对富含水、淋水状态下破碎煤岩体进行有效的化学加固,研制出新型聚氨酯堵水材料,在破碎煤岩体大范围淋水条件下,可以正常反应,凝胶时间1～10 min(可调),一次封堵裂隙水量达到95%以上;对含水破碎煤岩体具有良好的加固性能,对煤岩含... 为了对富含水、淋水状态下破碎煤岩体进行有效的化学加固,研制出新型聚氨酯堵水材料,在破碎煤岩体大范围淋水条件下,可以正常反应,凝胶时间1～10 min(可调),一次封堵裂隙水量达到95%以上;对含水破碎煤岩体具有良好的加固性能,对煤岩含水裂隙面黏结强度超过1 MPa、结石体抗压强度大于8 MPa。该材料填补了矿井大范围淋水条件下破碎煤岩体堵水与加固一次完成的技术空白,并通过在现场的应用过程中得到了验证。 展开更多

关键词 聚氨酯 注浆 破碎煤岩体

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松软破碎围岩煤巷强帮强角支护控制技术 被引量：24

3

作者 单仁亮 蔚振廷 +1 位作者 孔祥松 夏宇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第11期25-29,共5页

新峪煤矿D1206工作面的材料巷为松软破碎围岩煤巷,为控制其稳定性,分析了松软破碎围岩煤巷的矿压显现特征及破坏机理,采用数值模拟方法,对原支护方案及多种优化方案对比剖析,提出强帮强角支护控制技术,并应用于工程实践。监测结果表明:... 新峪煤矿D1206工作面的材料巷为松软破碎围岩煤巷,为控制其稳定性,分析了松软破碎围岩煤巷的矿压显现特征及破坏机理,采用数值模拟方法,对原支护方案及多种优化方案对比剖析,提出强帮强角支护控制技术,并应用于工程实践。监测结果表明:最优支护方案巷道围岩变形较小,巷道顶板最大变形量为59 mm,左帮最大变形量为99 mm,右帮最大变形量为134 mm,顶板最大离层量为35 mm,松软破碎围岩煤巷稳定性得到显著提高。强帮强角支护控制技术能够有效控制松软破碎围岩煤巷的变形,通过加强帮部和角部的支护强度,可提高帮部和角部的稳定性,达到提高顶板支护强度的效果,从而增强巷道整体稳定性。 展开更多

关键词 松软破碎围岩 煤巷 稳定性控制 破坏机理 帮部 角部

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综放开采散体顶煤对支架与围岩关系影响的实验研究 被引量：7

4

作者 杨胜利 李兆欣 +1 位作者 魏炜杰 张锦旺 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2511-2517,共7页

散体顶煤的存在会改变综放开采支架与围岩相互作用关系。自主设计了散体动载荷冲击实验平台,对不同散体颗粒种类、不同颗粒大小、不同堆积厚度以及不同冲击力条件下进行动载冲击实验,揭示了散体顶煤对综放开采支架与围岩作用关系的影响... 散体顶煤的存在会改变综放开采支架与围岩相互作用关系。自主设计了散体动载荷冲击实验平台,对不同散体颗粒种类、不同颗粒大小、不同堆积厚度以及不同冲击力条件下进行动载冲击实验,揭示了散体顶煤对综放开采支架与围岩作用关系的影响。研究发现:散体密度与缓冲效果存在正相关,散体顶煤的堆积密度越大,散体缓冲上部动载荷效果越明显;散体堆积厚度变化存在临界值,当堆积厚度小于临界值时,破碎岩石堆积厚度越小冲击效果越明显,相反冲击压力随着堆积厚度的增加逐渐减小而后趋于不变;散体粒径越大,岩石缓冲上部动载荷效果越明显,但缓冲曲线的波动性较大,表明冲击过程比较剧烈。同时,提出了在支架选型时,要综合考虑煤层赋存条件、破碎顶煤性质及支架结构性能等因素,以保证放顶煤安全开采。 展开更多

关键词 破碎顶煤 岩石颗粒 动载荷 支架与围岩关系 缓冲性能

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孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护技术研究 被引量：29

5

作者 臧龙 谢文兵 +2 位作者 荆升国 娄培杰 王其洲 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第3期8-11,16,共5页

为解决孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护困难的问题,针对许疃煤矿82联络巷地质条件和巷道变形破坏特征,分析巷道失稳破坏的原因,提出了棚-索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术。结果表明:该支护技术能减小巷... 为解决孤岛煤柱下破碎软岩巷道支护困难的问题,针对许疃煤矿82联络巷地质条件和巷道变形破坏特征,分析巷道失稳破坏的原因,提出了棚-索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术。结果表明:该支护技术能减小巷道围岩塑性区和低应力区,并能改善U型钢支架受力状况。82联络巷围岩变形在25 d后趋于稳定,两帮移近量最大为58 mm,顶底板移近量最大为35 mm,有效控制了巷道围岩变形,保证了巷道长期正常使用。 展开更多

关键词 孤岛煤柱 破碎软岩巷道 全断面支护 承载能力

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煤巷围岩松动圈规律研究 被引量：57

6

作者 刘刚 宋宏伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期31-35,共5页

采用数值计算软件ANSYS ,对矩形煤巷的围岩松动圈进行了数值计算 ,得出矩形煤巷围岩松动圈的形成、发展机理及松动圈的形状 .结果表明 ,矩形煤巷由于断面形状和围岩组成结构的关系 ,其松动圈的形成、发展以及最终形状均与一般巷道明显不... 采用数值计算软件ANSYS ,对矩形煤巷的围岩松动圈进行了数值计算 ,得出矩形煤巷围岩松动圈的形成、发展机理及松动圈的形状 .结果表明 ,矩形煤巷由于断面形状和围岩组成结构的关系 ,其松动圈的形成、发展以及最终形状均与一般巷道明显不同 . 展开更多

关键词 矩形煤巷 松动圈规律 数值计算 围岩 发展机理

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采空区破碎煤岩体溶蚀作用及净水机理实验研究 被引量：5

7

作者 王方田 郝文华 +3 位作者 张村 孙暖 熊集兵 范常浩 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期464-473,共10页

开展地下水库采空区破碎煤岩体溶蚀作用及净水机理研究,是实现矿井地下水库安全高效运行的关键。本文以锦界煤矿31409工作面开采形成的地下水库为工程背景,选取采空区破碎煤岩体及去离子水进行污染物释放规律实验研究,分析了采空区破碎... 开展地下水库采空区破碎煤岩体溶蚀作用及净水机理研究,是实现矿井地下水库安全高效运行的关键。本文以锦界煤矿31409工作面开采形成的地下水库为工程背景,选取采空区破碎煤岩体及去离子水进行污染物释放规律实验研究,分析了采空区破碎煤岩体溶蚀作用规律,探究了破碎煤岩体对水体特征影响机理,获得了破碎煤岩体在不同温度、风化条件下污染物释放规律,并分析了地下水库净水过程中的沉淀溶蚀作用。溶蚀作用及岩体中黏土矿物表面对可溶性有机质的吸附、沉淀作用等水岩作用决定了地下水库净水特征,在不同的时间范围里,溶蚀作用和吸附沉淀作用各自占主导作用,影响矿井水质。 展开更多

关键词 地下水库 破碎煤岩体 水岩作用 溶蚀作用 污染物释放

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大断面软弱煤帮巷道注浆加固支护技术 被引量：37

8

作者 杨仁树 薛华俊 +3 位作者 郭东明 李涛涛 何天宇 高宗明 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第12期1-4,共4页

为解决曙光煤矿轨道巷矿压显现剧烈、巷道变形严重等问题,通过优化合理的注浆参数,采用深、浅孔注浆与锚索联合方式对巷道软弱煤帮进行加固支护,对巷道稳定性进行了研究。研究结果表明:软弱煤帮注浆加固支护使巷道原来破碎的围岩形成一... 为解决曙光煤矿轨道巷矿压显现剧烈、巷道变形严重等问题,通过优化合理的注浆参数,采用深、浅孔注浆与锚索联合方式对巷道软弱煤帮进行加固支护,对巷道稳定性进行了研究。研究结果表明:软弱煤帮注浆加固支护使巷道原来破碎的围岩形成一个整体,提高了围岩其自承载能力,减轻了巷道顶板承载压力;采用深浅孔相结合的注浆方式对浅部巷道围岩实现封闭,使锚索能在深部围岩产生了有效的拉力;采用对两帮注浆加固方式的巷道两帮移近量较一帮注浆方式降低约50%,较巷道原有支护方式,降低约85%,巷道围岩整体变形得到了有效控制。 展开更多

关键词 矿压显现 软弱煤帮 注浆加固支护 破碎围岩

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极近距离煤层下煤层大断面开切眼支护技术研究 被引量：9

9

作者 汪华君 陈善乐 +1 位作者 温良霞 吕邵文 《煤炭工程》 北大核心 2013年第12期68-71,共4页

采用数值模拟与围岩破裂分区现场实测方法对极近距离煤层下煤层大断面开切眼设计位置与支护方式进行了研究。数值模拟表明，上煤层采空区煤体一侧应力集中较剧烈影响范围向煤体侧延伸4m，向下3m；底板破坏范围深达5．6m，较完整岩层范围... 采用数值模拟与围岩破裂分区现场实测方法对极近距离煤层下煤层大断面开切眼设计位置与支护方式进行了研究。数值模拟表明，上煤层采空区煤体一侧应力集中较剧烈影响范围向煤体侧延伸4m，向下3m；底板破坏范围深达5．6m，较完整岩层范围为3．3～5．6m；由此确定工作面预开切眼位置离上煤层采空区走向至少5m。围岩破裂分区测试表明，巷道顶板离层裂隙发育较高，超过1．8m以上为严重破裂区域，不利于锚杆锚固；巷道两帮1．5m以外煤体破裂区域煤体完整性较好；为充分利用锚杆有效长度，设计顶帮锚杆长度都采用长度为2m的锚杆。工作面开切眼施工证明，采用锚网超前支护与架棚联合支护大断面开切眼是成功的，经济效益和社会效益是显著的。 展开更多

关键词 极近距离煤层 开切眼 应力分布 综合机械化开采 破裂分区

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垮落带破碎煤岩样循环加卸载渗流特征实验研究 被引量：4

10

作者 王伟 张村 +4 位作者 吴山西 贾胜 杨永松 焦耀晨 何流 《矿业科学学报》 2020年第4期374-381,共8页

在煤层群开采过程中,前期开采煤层形成的采空区垮落带将会受到后期开采煤层的重复扰动,垮落带内的破碎煤岩体将会进一步破碎,进而影响瓦斯在采空区中的运移情况。本文简要总结了国内外针对采空区垮落带内应力、孔隙率、渗透率等参数随... 在煤层群开采过程中,前期开采煤层形成的采空区垮落带将会受到后期开采煤层的重复扰动,垮落带内的破碎煤岩体将会进一步破碎,进而影响瓦斯在采空区中的运移情况。本文简要总结了国内外针对采空区垮落带内应力、孔隙率、渗透率等参数随着工作面推进的变化关系的研究成果,给出了采空区压实过程中应力及渗透率的预测方法,并在此基础上进行了不同煤岩比例的破碎煤岩样重复加卸载的渗流实验。实验结果表明:颗粒的再次破碎及结构调整,是破碎煤岩样孔隙空间大幅度减小、渗透率损失的主要原因;破碎样(煤岩样)的强度决定渗透率的应力敏感性,组合煤岩样中煤的比例越大,渗透率的应力敏感性越高,渗透率越小;随着加卸载次数的增加,应力敏感性逐渐减弱。最后,根据实验结果给出了不同加卸载阶段破碎煤岩样的应力-渗透率计算模型。 展开更多

关键词 渗透率 垮落带 重复加卸载 煤岩比例 破碎煤岩样

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近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术 被引量：8

11

作者 刘洪林 吕金星 马强 《中国矿业》 北大核心 2016年第10期118-123,共6页

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:... 针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。 展开更多

关键词 残留煤柱 近距离煤层 破碎围岩 注浆 数值模拟

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浅埋高强度采动巷道围岩松动圈演化规律研究 被引量：23

12

作者 赵宾 梁宁宁 +1 位作者 王方田 刘兆祥 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期33-39,46,共8页

为研究浅埋采动巷道围岩松动圈演化规律,保证煤矿地下水库的安全运行,以补连塔煤矿典型浅埋高强度综采面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟、现场实测等方法对采动影响下的矩形巷道受力变形特征进行了分析。研究表明:浅埋高强度采... 为研究浅埋采动巷道围岩松动圈演化规律,保证煤矿地下水库的安全运行,以补连塔煤矿典型浅埋高强度综采面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟、现场实测等方法对采动影响下的矩形巷道受力变形特征进行了分析。研究表明:浅埋高强度采动巷道松动圈主要集中在两帮呈"凸"型发育,受采空区残余支承压力影响程度大于工作面超前支承压力,巷道煤柱侧松动范围较工作面侧严重;巷道在二次采动阶段受一次采动和回采稳定的叠加影响破坏最严重,为保证遗留煤柱长期稳定性提出了锚网喷联合支护方法。研究成果为煤矿地下水库安全运行及类似条件下巷道围岩控制提供了科学依据。 展开更多

关键词 浅埋巷道 松动圈 采动响应 围岩稳定性 煤柱坝体

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煤矿地质异常及采动效应雷达探测研究 被引量：2

13

作者 刘传孝 杨永杰 蒋金泉 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2000年第2期109-112,共4页

通过研究探地雷达在煤矿现场的应用，得出该手段可以科学准确地确定地质异常及采动效应的关键影响参数，为指导煤炭开采活动提供重要依据，拓展了探地雷达新的应用领域。

关键词 围岩松动圈 探地雷达 地质异常 矿山观测

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孤岛工作面回采巷道围岩松动圈测试与应用 被引量：13

14

作者 何虎军 孙利辉 +2 位作者 杨本生 杨兴科 廉威 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第9期11-13,共3页

为对工作面回采巷道围岩稳定性进行客观正确评价并选择合理的支护参数，采用BA—Ⅱ型松动圈测试仪对石圪节煤矿2123含断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷煤体围岩进行了松动圈测试。测试结果表明：2123断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷... 为对工作面回采巷道围岩稳定性进行客观正确评价并选择合理的支护参数，采用BA—Ⅱ型松动圈测试仪对石圪节煤矿2123含断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷煤体围岩进行了松动圈测试。测试结果表明：2123断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷的松动圈范围在0．9～1．5m，随着测站离工作面越近，煤壁的松动圈越大，应用松动圈理论和现场实测资料，为巷道的超前加固提供了可靠的依据，保证巷道的正常使用和回采的顺利进行。 展开更多

关键词 孤岛工作面 围岩 松动圈 超前支护

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煤炭地下气化相似模拟试验热固耦合数值模拟研究 被引量：4

15

作者 李超 辛林 +3 位作者 徐敏 李剑 韩立民 安明煜 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期226-233,共8页

为研究煤炭地下气化过程中煤岩层温度、应力以及位移场的分布演化规律,采用COMSOL数值仿真软件对试验炉内的煤炭地下气化模拟试验进行了热固耦合数值模拟,在简化的燃空区扩展模型的基础上,将试验炉内垂直于气化通道走向的任一截面燃空... 为研究煤炭地下气化过程中煤岩层温度、应力以及位移场的分布演化规律,采用COMSOL数值仿真软件对试验炉内的煤炭地下气化模拟试验进行了热固耦合数值模拟,在简化的燃空区扩展模型的基础上,将试验炉内垂直于气化通道走向的任一截面燃空区扩展的过程分为升温和降温2个阶段进行研究。通过拟合燃空区边界升温曲线,设置以温度为自变量的导热系数、弹性模量等物理参数,进行合理的热固耦合研究,得到更加接近真实情况的温度场、第一主应力场及垂直位移场分布情况。同时根据COMSOL瞬态研究的结果分析气化通道截面温度场、第一主应力场及垂直位移场的分布规律。结果表明:由于点火点位于煤层中部靠底板的位置,在点火之后直到燃空区边界扩展至最大扩展半径的一半之后的这段时间,传热对顶板的影响较小,热量主要在煤层和直接底内传播,且范围逐渐扩大。在这段时间,燃空区燃烧边界的移动是煤层和直接底出现部分温度较高区域的主要原因;在燃空区扩展的过程中,第一主应变主要产生于燃空区附近区域,主要集中在煤层和底板。当燃空区边界扩展至最大扩展半径的一半之后,煤岩层受主应变影响的区域范围变化不大,但在该区域中,燃空区圆弧形边界附近的应变量持续增加;在升温阶段,岩体受热膨胀,垂直位移整体呈向上趋势,且在模型中由下至上数值递增,由内向外数值递减。模拟结果有助于从热固耦合的角度研究地下气化过程对围岩的破坏。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 热固耦合 燃空区 围岩破坏

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强力锚索支护在大采高孤岛工作面巷道中的应用 被引量：8

16

作者 郭相平 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第11期36-39,43,共5页

针对寺河矿2304大采高孤岛工作面巷道围岩破坏严重,普通高强锚杆支护无法控制巷道剧烈变形的情况,对巷道围岩变形的程度进行了调查,并对巷道变形的原因进行分析,采用数值模拟软件模拟了高预应力强力锚索在不同长度、间距、排距、角度以... 针对寺河矿2304大采高孤岛工作面巷道围岩破坏严重,普通高强锚杆支护无法控制巷道剧烈变形的情况,对巷道围岩变形的程度进行了调查,并对巷道变形的原因进行分析,采用数值模拟软件模拟了高预应力强力锚索在不同长度、间距、排距、角度以及预应力条件下形成的不同的预应力场,模拟结果表明:高预应力强力锚索支护能控制巷道的变形;将强力锚索应用到2304工作面的23042巷和23044巷,巷道变形得到有效控制,顶板下沉量控制在100 mm以内,两帮移近量控制在200 mm以内,保证了巷道的安全,缓解了寺河矿采掘衔接紧张。 展开更多

关键词 强力锚索 大采高 孤岛工作面 破碎围岩

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碎软煤层韧性破坏-渗流耦合本构关系及其间接压裂工程验证 被引量：13

17

作者 李浩 梁卫国 +3 位作者 李国富 白建平 王建美 武鹏飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期924-936,共13页

间接压裂是提高碎软低渗煤层地面井煤层气产量的新技术之一,其成功与否的关键在于顶板水力裂缝能否有效穿透煤岩界面并进入煤层,核心要素是碎软低渗煤层的韧性破坏与渗流耦合响应特征。将二维问题的Park-Paulino-Roesler势能函数扩展到... 间接压裂是提高碎软低渗煤层地面井煤层气产量的新技术之一,其成功与否的关键在于顶板水力裂缝能否有效穿透煤岩界面并进入煤层,核心要素是碎软低渗煤层的韧性破坏与渗流耦合响应特征。将二维问题的Park-Paulino-Roesler势能函数扩展到三维应力空间,结合立方定律,得到煤结构面的韧性断裂-裂缝切向渗流关系;构建煤基质塑性变形与拉、压损伤的Helmholtz自由能表达式,结合达西定律,导出煤基质在塑性变形、张拉损伤变量影响下的渗透系数(或滤失系数)表达式。在数值计算中,将煤基质与结构面的力学属性分别赋予实体单元和零厚度的黏聚力单元,通过共享节点的方式连接并由此实现2者间的应力-渗流耦合。采用断裂力学实验识别材料参数,结合水力压裂实验验证碎软煤层的韧性破坏-渗流(DF-S)耦合本构方程组的合理性。在此基础上,模拟研究了多因素影响下水力裂缝从顶板向煤层延伸的过程,包括水平井和界面的间距D,竖向与最小水平地应力之差Δσ,煤岩界面摩擦因数f_(c,r)。结果表明:(1)DF-S本构方程组可以较好地反映间接压裂过程中碎软煤层的韧性破坏-渗流耦合响应特征;(2)煤岩界面会在很大程度上阻碍水力裂缝扩展,其机理在于水力压裂引起煤岩界面处煤结构面的韧性断裂、煤基质的塑性损伤、压裂液滤失引发的水力能量耗散,导致实际用于水力裂缝扩展的弹性能(或裂缝表面能)最低只占到水力能量的2%;(3)数值模拟条件下,水力裂缝穿透煤岩界面的临界f_(c,r)与D呈正相关,与Δσ呈负相关关系。D对临界f_(c,r)的影响更大,将D控制在1 m之内有望使18%~30%的水力能量用于水力裂缝扩展,提高间接压裂煤层技术的成功率。水力裂缝穿透碎软煤层与顶板界面的临界条件成果在山西晋城矿区赵庄矿得到应用,实现碎软煤层地面井煤层气增产,为煤层间接压裂方程设计提供了理论支撑。 展开更多

关键词 碎软低渗煤层 耦合本构关系 间接压裂 煤岩界面 临界条件

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采空区破碎煤岩样压实再次破碎特征的数值模拟研究 被引量：13

18

作者 张村 赵毅鑫 +1 位作者 屠世浩 张通 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期696-704,共9页

采空区垮落带破碎煤岩体压实过程中不断出现岩体的再次破碎与孔隙结构调整,进而影响垮落带压实应力及孔隙特征。采用离散元数值模拟研究了垮落带破碎煤岩样在压实过程中的应力、孔隙结构及破碎演化特征,分析了煤岩组合比例及组合结构对... 采空区垮落带破碎煤岩体压实过程中不断出现岩体的再次破碎与孔隙结构调整,进而影响垮落带压实应力及孔隙特征。采用离散元数值模拟研究了垮落带破碎煤岩样在压实过程中的应力、孔隙结构及破碎演化特征,分析了煤岩组合比例及组合结构对煤岩组合颗粒破碎压实特征的影响。模拟结果表明:破碎煤岩样在压实过程中的应力应变曲线以最大垂直应变(εm)为界分为两段,第一段的压实应力随着应变的增加呈指数式增加,在应变超过εm后,应力呈线性增加,直线段斜率与煤岩组合试件中岩样的比例呈正比,但破碎煤岩样的岩样比例对εm影响较小。破碎煤岩样破碎率随着应变的增加呈S型上升,在应变大于εm后,煤岩样基本不再发生破碎。在相同煤岩比例下,煤岩组合结构对破碎煤岩样的破碎率影响较大。在破碎煤岩样加载过程中,破碎煤样优先于岩样破碎,进而对其周边破碎岩样产生卸压充填作用,大幅度降低了岩样的破碎率。最后,给出了破碎煤岩样破碎率-应变拟合模型,提出了破碎率增长最大速度应变值,定量分析了煤岩比例对破碎率的影响。 展开更多

关键词 垮落带 破碎煤岩样 压实特征 破碎率 离散元模拟

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破碎煤岩巷道注浆加固材料实验及应用研究 被引量：11

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作者 梁旭超 马振乾 +4 位作者 祖自银 李桂臣 韩森 官瑞冲 杨威 《中国矿业》 2021年第5期149-154,160,共7页

为了解决破碎煤岩巷道支护难题,针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点,通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征,拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作... 为了解决破碎煤岩巷道支护难题,针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点,通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征,拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作业。通过对浆液浇筑试件进行单轴压缩、劈裂及压汞室内试验,研究了不同超细水泥成分占比及不同水灰比浆液力学参数特征及孔径分布规律,研究表明:随着超细水泥占比的增加,浆液浇筑试件抗压强度及弹性模量呈现先增大后减小,孔隙度降低,小孔及微孔孔容比上升;根据室内实验数据,确定了最优的注浆材料配比,结合现场围岩地质情况,提出"双层锚网+中空注浆锚索"支护方案。现场监测应用新的注浆支护方案顶底板变形量减少了85%,两帮变形量减小了86%,表明浆液对破碎围岩巷道具有良好的固化效果。 展开更多

关键词 破碎煤岩 注浆加固 孔径分布 超细水泥

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破碎煤岩体注浆加固效果综合评价技术及应用 被引量：37

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作者 王晓蕾 姬治岗 罗文强 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期92-97,共6页

破碎煤岩体注浆加固对于控制围岩稳定具有重要意义,注浆效果检测是保证注浆工程达到要求的重要环节。采用浆液填充率法、力学参数法、分段注水法、地质雷达法、钻孔电视法、取心检查法对评价指标进行定量化分析,提出了注浆效果综合评价... 破碎煤岩体注浆加固对于控制围岩稳定具有重要意义,注浆效果检测是保证注浆工程达到要求的重要环节。采用浆液填充率法、力学参数法、分段注水法、地质雷达法、钻孔电视法、取心检查法对评价指标进行定量化分析,提出了注浆效果综合评价表,并进行了应用研究。研究结果表明:浆液填充率、取心率要达到90%以上;注浆后其抗压强度、抗折强度至少分别达到未受影响的80%、75%;孔隙率应低于10%;地层钻孔漏失量低于4L/min;地层煤岩体中仅存在少量大于1mm的裂隙;巷道最大变形量不影响巷道正常使用,证实了注浆效果综合评价表的有效性。 展开更多

关键词 注浆加固 效果检测 综合评价表 破碎煤岩体

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