煤岩组合体分级加卸载特性的试验研究 被引量：88

1

作者 左建平 谢和平 +1 位作者 孟冰冰 刘建锋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1287-1296,共10页

通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与... 通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与卸载曲线基本不重合,且多数情况不形成闭合环路;卸载曲线与下一个循环的加载曲线通常也不重合,但会形成闭合环路。第1循环结束时残余变形较大,加卸载曲线形成了类似"牛角"状的曲线;随着循环加卸载地进行,与残余变形相比第1循环有所降低,加载和卸载曲线在逐渐靠近,并且加卸载曲线类似"竹叶"状。获得了残余变形和加卸载弹性模量随循环加卸载的变化关系,并且实验表明卸载到1 MPa附近时,卸载线是曲折波动的;但在再次加载初期,加载线几乎是直线,且随着荷载的继续增加,加载线和上一个循环的卸载线逐渐分离。循环加卸载后应变相位逐渐滞后于应力相位,内因可能是因为岩石矿物颗粒间的黏滞性以及煤岩组合体界面之间的摩擦引起的,而外因可能是循环加卸载导致了煤岩体内部损伤,并由此诱发不可恢复的残余变形。 展开更多

关键词 煤岩组合体 分级加卸载 残余变形 耗散能 加卸载弹性模量

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轴向荷载作用下煤岩吸附瓦斯特性试验研究 被引量：2

2

作者 郝耐 涂辉 +1 位作者 毛灵涛 李敏 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第5期41-44,47,共5页

为了揭示应力、气体吸附共同作用下煤岩的结构变化规律,对不同轴向载荷、不同瓦斯压力条件下的煤样进行CT扫描,基于CT图像定义了体素孔隙率α,分析了煤样体积应变、CT图像灰度及孔隙分布的变化规律。结果表明:体素孔隙率α可以反映应力... 为了揭示应力、气体吸附共同作用下煤岩的结构变化规律,对不同轴向载荷、不同瓦斯压力条件下的煤样进行CT扫描,基于CT图像定义了体素孔隙率α,分析了煤样体积应变、CT图像灰度及孔隙分布的变化规律。结果表明:体素孔隙率α可以反映应力、气体吸附共同作用下煤样内部不同尺度孔隙结构的变化;0<α≤20%时体素区域在瓦斯作用中起主导作用,α>40%时体素区域主要起着瓦斯运移通道作用;瓦斯吸附首先发生在0<α≤10%的体素区域,随着轴压的增大,吸附逐渐对10%<α≤20%的体素区域产生作用;应力比气体吸附对煤样孔隙结构的改变作用更为显著。 展开更多

关键词 煤岩吸附瓦斯 瓦斯压力 CT试验 体素孔隙率

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基于稳健模拟退火-单纯形混合算法的微震定位研究 被引量：28

3

作者 吕进国 姜耀东 +3 位作者 赵毅鑫 祝捷 王欣 陶磊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2195-2203,共9页

为提高矿井微震的定位精度,通过模拟试验对比分析常规定位及新方法在定位求解中的适用范围及优缺点,研究反演未知变量数目、检波器的密度、波速等对各自定位方法的影响。基于单纯形法的优点,并结合模拟退火法的全局收敛性,提出采用稳健... 为提高矿井微震的定位精度,通过模拟试验对比分析常规定位及新方法在定位求解中的适用范围及优缺点,研究反演未知变量数目、检波器的密度、波速等对各自定位方法的影响。基于单纯形法的优点,并结合模拟退火法的全局收敛性,提出采用稳健的模拟退火-单纯形法进行微震定位。研究发现,该方法不必直接搜索发震时刻,只需通过稳健方法预先估算,利用较少的检波器就可进行微震定位,且基本不受初始波速影响,从而大大减少搜索步数,有效地提高定位精度及收敛速度。以柿竹园矿人工爆破定位测试试验为例,重点分析比较模拟退火-单纯形法、稳健模拟退火-单纯形法及其他定位方法的空间绝对距离及目标函数误差,认为检波器数量较多且可获得理想的P波信息时,应用非线性最小二乘法能求出可信的结果;其余定位方法的三维定位误差及目标函数误差相差不大,但稳健模拟退火-单纯形法目标函数误差最小,稳定性最高,可在矿井微震定位中推广使用。 展开更多

关键词 微震 三维定位 非线性最小二乘 单纯形 模拟退火 稳健估计

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盐岩流变损伤特性及本构模型研究 被引量：26

4

作者 丁靖洋 周宏伟 +2 位作者 陈琼 刘迪 刘建锋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期769-776,共8页

借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,... 借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,该损伤变量表达式具有很好的适用性。进一步对损伤表达式中的参数进行了敏感性分析,揭示了形状参数、尺度参数对损伤值的影响规律。引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建了基于损伤的Abel黏壶本构关系,通过替代西原模型中Newton黏壶的方法,求解获得了盐岩分数阶流变本构模型。由盐岩单轴流变试验曲线拟合分析可知,分数阶流变模型能很好地描述盐岩流变的3个特征阶段,尤其是加速流变阶段,且验证了西原模型为分数阶流变模型的一种特殊形式。 展开更多

关键词 流变-声发射 WEIBULL分布 损伤演化 分数阶微积分理论 盐岩单轴流变试验

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基于声发射特征的盐岩蠕变本构模型研究 被引量：15

5

作者 刘迪 周宏伟 +2 位作者 赵阳 段兴 丁靖洋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1951-1958,共8页

针对盐岩作为储库介质在长期运营下的变形行为,开展了历时359 d的层状盐岩室内单轴蠕变试验,实时监测了试验过程中的声发射信号规律。研究表明,盐岩单轴蠕变试验中声发射表现出特征明显不同的3个阶段,累计声发射事件定位显示,各阶段声... 针对盐岩作为储库介质在长期运营下的变形行为,开展了历时359 d的层状盐岩室内单轴蠕变试验,实时监测了试验过程中的声发射信号规律。研究表明,盐岩单轴蠕变试验中声发射表现出特征明显不同的3个阶段,累计声发射事件定位显示,各阶段声发射信号的分布与试件的变形及破坏位置基本一致,并且累计声发射事件数与蠕变应变近似满足线性关系,验证了基于声发射事件数来建立盐岩蠕变本构模型的合理性。进一步构建了基于声发射的盐岩损伤演化本构模型,并采用最小二乘法拟合本试验数据获得本构模型中的参数,由拟合曲线可知,基于声发射的盐岩蠕变本构模型能够较好地描述盐岩蠕变的3个特征阶段。 展开更多

关键词 蠕变 声发射 损伤 分数阶微分 单轴压缩

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页岩气富集带地质控制因素及地震预测方法 被引量：28

6

作者 杨瑞召 赵争光 +3 位作者 庞海玲 李聪聪 仇念广 宋向辉 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期339-347,共9页

首先对页岩气富集带的地质控制因素及各家的评价指标进行了探讨,认为页岩气的评价指标可以分为两大类:一类是评价页岩气量的多少,即资源因素,它决定了该区页岩气资源潜力及储量的多少,是页岩气资源评价、有利区块优选的关键指标。主要... 首先对页岩气富集带的地质控制因素及各家的评价指标进行了探讨,认为页岩气的评价指标可以分为两大类:一类是评价页岩气量的多少,即资源因素,它决定了该区页岩气资源潜力及储量的多少,是页岩气资源评价、有利区块优选的关键指标。主要包括页岩厚度、有机质(TOC)丰度、干酪根类型、成熟度(Ro)、天然气含量及状态(游离、吸附)等。另一类决定了页岩气能否经济地开采出来,以及产量的高低,即所谓的"核心区"或"甜点"区。包括埋藏深度、页岩本身的矿物成分、脆度、孔隙度(裂缝)、渗透率以及原始地应力大小、方向及差异等。这两类指标共同控制了页岩气的富集和最终产量。因此,在页岩气勘探开发过程中,应首先利用地质和地球化学方法对第一类指标进行评价,从中优选出有利区块。在有利区块内,可以利用地震相关技术对第二类指标预测和评价,从中优选出适合钻井和开采的页岩气富集带或"甜点"区。根据对页岩气富集带(甜点)地质控制因素的讨论,可以将页岩气划分为"裂隙"型页岩气藏及"脆性"型页岩气,两种类型均需位于弱应力各向异性区,以便于压裂过程中得到理想的复杂网状裂缝系统。笔者认为,对于"裂隙"型页岩气藏,几何地震属性分析技术(包括相干体、蚂蚁体、曲率体等)可以很好地刻画断层、隐伏断层及裂缝发育带,对这些成果的解释可以以玫瑰图的方式展示,从而可以揭示该区域的裂缝的主要发育方向及次要方向,进而推断该区的局部主应力方向,为水平井位部署提供依据。而对于"脆性"型页岩气藏,叠前反演技术、叠后反演技术可以揭示低泊松比(υ),纵横波速比等来进行有利目标(甜点)识别。曾经在常规油气勘探中发挥重要作用的地震技术,在页岩气等非常规油气资源勘探开发中,仍然是一种不可或缺的关键技术。 展开更多

关键词 页岩气 地震储层预测 裂缝型页岩气区带

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基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征 被引量：28

7

作者 宫伟力 安里千 +1 位作者 赵海燕 毛灵涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期371-376,381,共7页

基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性,提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标,利用Freeman链码对目标的边界进行表达,研究了由形态学、统... 基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性,提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标,利用Freeman链码对目标的边界进行表达,研究了由形态学、统计矩、链码、计盒维数构造目标之间的关系、目标占有区域与边界的图像描绘子、以及分形描绘子;综合运用上述方法对煤岩CT图像中的大尺度宏观裂纹目标、小尺度细观裂隙目标进行了识别。结果表明,宏观裂纹可由灰度阈值法实现目标提取;小尺度细观裂隙需采用较复杂的分割策略,如基于索贝尔梯度算子的分水岭变换;进一步应用链码表达、图像描绘子和分形描绘子,实现了煤岩孔隙结构在欧氏空间与分形空间的多尺度精确描述。 展开更多

关键词 煤岩 孔隙结构 CT 图像描述 多尺度分析

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灰岩拉伸过程中细观结构演化的分形特征 被引量：22

8

作者 彭瑞东 鞠杨 谢和平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2579-2582,2588,共5页

岩石损伤演化的本质在于内部微细观结构发生了不可逆的劣化,它会在岩石表面体现出来。通过带扫描电镜的伺服试验机对岩石进行了拉伸试验,实时采集了岩石变形破坏过程中表面细观形貌的SEM照片。试验表明岩石在变形破坏过程中表面形貌将... 岩石损伤演化的本质在于内部微细观结构发生了不可逆的劣化,它会在岩石表面体现出来。通过带扫描电镜的伺服试验机对岩石进行了拉伸试验,实时采集了岩石变形破坏过程中表面细观形貌的SEM照片。试验表明岩石在变形破坏过程中表面形貌将发生不可逆的演化直至最终出现宏观拉伸裂纹。针对SEM照片,借助数字图像处理的方法进行了阈值分割及边缘检测,计算出SEM数字图像的分形维数作为描述岩石表面细观形貌的参数。研究表明,随着载荷的增大,岩石表面的分形维数也逐渐增大,岩石的损伤程度加剧。 展开更多

关键词 岩石 拉伸 损伤 细观形貌 分形

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金属丝网对甲烷/空气预混火焰传播影响的研究 被引量：13

9

作者 陈鹏 杨永波 +2 位作者 郭实龙 李艳超 纪婧 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期33-36,共4页

为揭示金属丝网对甲烷/空气预混火焰传播特性的影响,对不同层数和目数金属丝网条件下的火焰传播过程进行试验研究。采用高频动态压力传感器,采集管道内压力变化特性数据,并利用自发光拍摄技术获得不同丝网层数下火焰穿过丝网时的自发光... 为揭示金属丝网对甲烷/空气预混火焰传播特性的影响,对不同层数和目数金属丝网条件下的火焰传播过程进行试验研究。采用高频动态压力传感器,采集管道内压力变化特性数据,并利用自发光拍摄技术获得不同丝网层数下火焰穿过丝网时的自发光图像。结果表明:金属丝网对管道内网前压力波的影响一方面表现为使其超压峰值增大,另一方面表现出吸波效应。对网后的压力波一方面将层流燃烧激励成湍流燃烧,使峰值超压增大;另一方面,当丝网达到一定层数时,火焰穿过丝网发生淬熄。 展开更多

关键词 金属丝网 火焰传播 抑爆 峰值超压 自发光图像

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Whitcombe扩展弹性波阻抗公式的改进 被引量：7

10

作者 苑春方 彭苏萍 +2 位作者 吕焱 王晓伟 蔡利文 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3710-3714,共5页

弹性波阻抗在实际应用中,需要对入射角进行估计,由于误差的原因可能出现sin2θ>1的情况,这使得弹性波阻抗反演很不稳定。为此,Whitcombe等(2002)用tanχ代替sin2θ,提出了扩展弹性波阻抗,改善了弹性波阻抗反演的稳定性。本文以Aki-Ri... 弹性波阻抗在实际应用中,需要对入射角进行估计,由于误差的原因可能出现sin2θ>1的情况,这使得弹性波阻抗反演很不稳定。为此,Whitcombe等(2002)用tanχ代替sin2θ,提出了扩展弹性波阻抗,改善了弹性波阻抗反演的稳定性。本文以Aki-Richards(1980)的Zeoppritz三项简化式为基础,改进了Whitcombe等的扩展弹性波阻抗,改进后的扩展弹性波阻抗提高了计算精度。 展开更多

关键词 波阻抗 反演 弹性波阻抗 扩展弹性波阻抗

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三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法 被引量：12

11

作者 杨永明 鞠杨 毛灵涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期864-872,共9页

利用三轴试验机和CT扫描设备,开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像;利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分... 利用三轴试验机和CT扫描设备,开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像;利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分形维数等几何参数描述了破坏裂纹的空间形貌,分析了不同围压条件下岩石破坏裂纹面积、长度、宽度和分形维数的分布特征,揭示了围压应力对上述裂纹几何特征的影响规律。研究表明:围压应力对破坏裂纹的面积、长度、宽度和分形等几何特征有显著的影响,低围压条件下,裂纹的面积、长度和宽度都较小,随着围压的增加裂纹的面积、长度和宽度也增大,且概率密度分布函数有了明显的差异;破坏裂纹的分形维数随着围压的增大呈指数递减趋势,低围压条件下裂纹的分形维数大,说明裂纹形态复杂,曲线边界粗糙,产生的小裂纹较多,且相互交错分布,形成的裂纹网络结构占据了整个试件二维横截面图。随着围压的增大,破坏裂纹的分形维数减小,说明裂纹形态趋于规则,小裂纹减少,形成了近似直线的光滑主裂纹。 展开更多

关键词 致密砂岩 破坏裂纹 展布规律 几何形态 CT扫描

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采动地表裂缝三维形态探测方法及精度评价研究 被引量：5

12

作者 张健 毕银丽 彭苏萍 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期236-242,共7页

煤炭开采诱发地表裂缝发育,量化描述地表裂缝三维形态是研究地表裂缝对环境影响的基础。为获取采煤塌陷地表裂缝三维形态信息,结合地表裂缝形态特点,研究应用3种新的地表裂缝形态测定方法,通过实例应用比较其探测精度,并与传统钢尺量距... 煤炭开采诱发地表裂缝发育,量化描述地表裂缝三维形态是研究地表裂缝对环境影响的基础。为获取采煤塌陷地表裂缝三维形态信息,结合地表裂缝形态特点,研究应用3种新的地表裂缝形态测定方法,通过实例应用比较其探测精度,并与传统钢尺量距法作比较,评价其适用性。研究表明,传统钢尺量距法仅可获取地表裂缝宽度、长度和深度等信息,无法构建地表裂缝三维模型获取体积、面积等其他信息。3种新的地表裂缝形态测定方法均可获取地表裂缝三维模型,技术特点为:①三维激光扫描法可全面获取地表裂缝三维形态信息,对地表裂缝宽度和台阶信息测量具有较高精度,但对地表裂缝深部探测效果较差,在10 cm台阶高度地表裂缝探测试验中,三维激光扫描法所得地表裂缝深度、面积、体积相比石膏注浆法分别偏小47%、59%、77%;②三维激光扫描辅以石膏注浆法可获取地表裂缝宽度、深度、体积和面积等信息,其中裂缝宽度及深度测量结果与钢尺量距法相比偏差分别低于13%和25%,精度较高,适于对地表裂缝三维形态精度要求较高的研究工程,但成本高、具有破坏性,不适于长期动态观测型试验;③探地雷达侧面扫描法操作复杂,且精度受人工主观判断影响较大,但可无损获取地表裂缝信息,特别是对于室内模拟地表裂缝试验,该方法能方便获取地表裂缝形态,满足无损持续观测需求。 展开更多

关键词 地表裂缝形态 三维激光扫描 探地雷达 石膏注浆 采煤塌陷

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薄层复合波振幅与厚度函数关系的改进 被引量：3

13

作者 苑春方 彭苏萍 +2 位作者 唐申强 孙喆 江微娜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2083-2086,共4页

薄层厚度的定量预测方法一直是地球物理学家研究的热点问题之一。预测主要是通过建立薄层厚度与地震反射波振幅、频谱、地震属性之间的关系,进而直接或间接地预测薄层厚度。这种函数关系依赖于选取的地震子波的特性。已有的研究成果中... 薄层厚度的定量预测方法一直是地球物理学家研究的热点问题之一。预测主要是通过建立薄层厚度与地震反射波振幅、频谱、地震属性之间的关系,进而直接或间接地预测薄层厚度。这种函数关系依赖于选取的地震子波的特性。已有的研究成果中选用的地震子波基本上是实际地震子波的近似,由于子波的误差不可避免地会影响函数关系的精度。选取更为接近实际情况的黏弹性波解作为地震子波,建立了薄层顶底反射的复合波振幅与厚度的一阶近似关系,与Widess的近似关系相比具有更高的精度。 展开更多

关键词 复合波振幅 厚度预测 薄层 地震 黏弹性介质

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点火位置对容器外部二次爆炸影响研究 被引量：3

14

作者 马秋菊 邵俊程 +2 位作者 万孟赛 王乐耕 王伟 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期90-98,共9页

为预防甲烷泄爆引发的外部爆炸,首先,利用Simtec软件数值模拟不同点火位置的泄爆过程,设置前端点火、中心点火和后端点火3种典型点火位置的不同模型;然后,观察不同点火位置下泄爆过程中的二次爆炸现象;最后,分析模拟结果数据。结果表明... 为预防甲烷泄爆引发的外部爆炸,首先,利用Simtec软件数值模拟不同点火位置的泄爆过程,设置前端点火、中心点火和后端点火3种典型点火位置的不同模型;然后,观察不同点火位置下泄爆过程中的二次爆炸现象;最后,分析模拟结果数据。结果表明:泄爆面的设置可实现较好的泄压效果,但泄爆过程会诱导外部二次爆炸产生,需重点关注和防控;当泄爆口处测点6出现由二次爆炸引起的第2次峰值时,容器内部测点的压力值达到峰值附近;点火位置直接影响泄爆过程中泄放出的未燃甲烷气体的量,进而影响泄爆容器外部的二次爆炸强度,导致后端点火二次爆炸最强,中心点火次之,前端点火最弱;点火位置越靠近泄爆口,外部二次爆炸的强度越弱,故泄爆口应设置在距易点火区域较近的位置。 展开更多

关键词 点火位置 容器外部 二次爆炸 泄爆 峰值压力

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基于渗透率各向异性的本煤层瓦斯预抽钻孔合理布孔方位数值模拟研究 被引量：8

15

作者 刘进平 续岩岩 +1 位作者 高云 李欣 《中国煤炭》 2019年第2期96-101,113,共7页

为了研究渗透率各向异性对瓦斯抽采效率的影响,建立了基于渗透率各向异性的瓦斯流动模型,运用COMSOL Multiphysics软件对钻孔布孔方位与抽采流量和有效抽采半径之间关系进行数值模拟。结果表明:渗透率各向异性主要受地应力和初始渗透率... 为了研究渗透率各向异性对瓦斯抽采效率的影响,建立了基于渗透率各向异性的瓦斯流动模型,运用COMSOL Multiphysics软件对钻孔布孔方位与抽采流量和有效抽采半径之间关系进行数值模拟。结果表明:渗透率各向异性主要受地应力和初始渗透率影响,钻孔与渗透率优势方向夹角越大,瓦斯抽采流量和有效抽采半径越大。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 渗透率 各向异性 布孔方位 数值模拟 抽采流量 有效抽采半径

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