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煤层瓦斯抽采过程中煤岩变形的物理模拟实验 被引量：11
1
作者 许江 刘龙荣 +3 位作者 刘东 彭守建 梁永庆 聂闻 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期562-570,共9页
利用自主研发的多场耦合煤层瓦斯抽采物理模拟实验系统,研究了抽采过程中煤体内不同位置变形演化规律,探讨了抽采位置、地应力和气体压力对抽采过程中煤体变形的影响。结果表明:煤体变形受地应力、抽采位置、时间和煤层气体压力等因素... 利用自主研发的多场耦合煤层瓦斯抽采物理模拟实验系统,研究了抽采过程中煤体内不同位置变形演化规律,探讨了抽采位置、地应力和气体压力对抽采过程中煤体变形的影响。结果表明:煤体变形受地应力、抽采位置、时间和煤层气体压力等因素的共同影响,且抽采初期的煤体变形速率较大;煤体σ1方向的变形普遍大于σ2和σ3方向的变形,σ3方向的变形与煤体所受的地应力大小σ3呈正比;由于最先产生变形的煤体引起的泊松效应限制了距离抽采位置较远煤体的变形量,所以距离抽采位置越近,抽采过程中煤体变形速率和最终变形量越大;煤层中的气体压力越大,煤体变形速率越快,在气体压力降低并趋于稳定后,煤体变形达到一个稳定状态。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 变形 抽采 地应力
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抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律的物理模拟试验研究 被引量：23
2
作者 彭守建 张超林 +2 位作者 梁永庆 许江 刘东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期571-578,共8页
利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验,对抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律进行了探讨。结果表明:1在抽采瓦斯过程中,煤层瓦斯压力在初期降低较快后期降低缓慢,并且距钻... 利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验,对抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律进行了探讨。结果表明:1在抽采瓦斯过程中,煤层瓦斯压力在初期降低较快后期降低缓慢,并且距钻孔越近,瓦斯压力下降速度越快,而与距钻孔出口的距离无关;2在与抽采钻孔垂直的断面瓦斯压力场中,等压线以钻孔为中心呈现圆环形分布,在与抽采钻孔平行的纵面和层面瓦斯压力场中,等压线则以钻孔为对称轴呈现漏斗形分布,且距钻孔及钻孔出口越近瓦斯流速越大;3地应力的增加降低了煤层渗透率,阻碍了瓦斯的运移,使抽采过程中瓦斯压力的降低速度变慢,瓦斯流速减小。 展开更多
关键词 煤层 瓦斯抽采 物理模拟 瓦斯压力 地应力
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顺层钻孔布置间距对煤层瓦斯抽采效果影响的物理模拟试验研究 被引量：19
3
作者 许江 宋肖徵 +3 位作者 彭守建 张超林 李奇贤 张小蕾 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4581-4589,共9页
基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距... 基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距离的减小,下降速率加快;当受抽采叠加效应影响时,在相同距离条件下抽采管之间区域的气压下降速率大于外侧,且在抽采开始后该气压差异迅速到达峰值后呈下降趋势,而距离抽采管越近的区域,或随钻孔布置间距增加,叠加效应均减弱;在煤层垂直于钻孔的断面上,气压梯度与抽采瞬时流量存在幂函数关系,随着钻孔布置间距减小,或数量增加,同一位置的气压下降速率增大,抽采瞬时流量下降速率加快,累计流量增加,煤层渗透性系数ɑ值增大,说明煤层瓦斯抽采效率更高。研究结果可为现场合理布置抽采钻孔提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 物理模拟 钻孔间距 瓦斯压力 抽采流量 抽采叠加效应
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煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律 被引量：9
4
作者 彭守建 贾立 +3 位作者 许江 陈捷仁 戴诗杰 陈月霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1235-1243,共9页
为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识,运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置,开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验,分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场... 为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识,运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置,开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验,分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场和煤体变形场的实时演化特征及多物理场耦合作用机制。研究结果表明:①在同步抽采过程中,应力Ⅳ区煤体温度下降速率最快,其次为应力Ⅰ区和应力Ⅱ区,应力Ⅲ区的温度下降速度最慢,不同区域瓦斯压力衰减特征与煤体温度下降规律具有相似性。煤体变形受煤体温度和瓦斯压力的耦合作用影响,使煤体变形呈非线性增加。应力Ⅳ区煤体变形量最大,应力Ⅲ区由于受泊松效应影响,其煤体变形大于应力Ⅰ区和应力Ⅱ区。②在同步抽采过程中,各应力区域煤体变形具有阶段性变化特征,分为变形延迟阶段、变形启动阶段和变形二次递增阶段,变形延迟的实质是煤层中大量分布的微孔和小孔,对吸附态瓦斯脱附的束缚作用,加上煤基质对瓦斯的毛细凝结作用,导致瓦斯解吸滞后,从而出现煤体变形延迟现象。③各应力区域煤体变形的动态响应受到有效应力压缩效应、基质收缩效应、解吸热收缩效应和泊松效应等共同影响,泊松效应对应力Ⅲ区起主导作用,有效应力压缩效应是突破变形延迟现象的关键因素,解吸热收缩效应和基质收缩效应是煤体变形二次递增的主要原因。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 多物理场 煤体变形 响应特征 耦合机理
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不同地应力条件下平行钻孔抽采瓦斯运移特性实验分析 被引量：1
5
作者 彭守建 贾立 +2 位作者 许江 张超林 郭世超 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期79-89,共11页
利用自主研发的“多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统”,开展了不同地应力水平下平行钻孔瓦斯抽采的物理模拟实验,研究结果表明:1)平行钻孔瓦斯抽采中,抽采前期压降曲线斜率大,中、后期压降曲线斜率相对较小,并且相邻抽采管之间瓦斯解... 利用自主研发的“多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统”,开展了不同地应力水平下平行钻孔瓦斯抽采的物理模拟实验,研究结果表明:1)平行钻孔瓦斯抽采中,抽采前期压降曲线斜率大,中、后期压降曲线斜率相对较小,并且相邻抽采管之间瓦斯解吸速率较边界抽采管快,任意时刻平行或垂直抽采管方向气压变化值均关于抽采管对称,离抽采管抽采段越近,瓦斯解吸速率越快,瓦斯解吸速率与距离抽采管连接段远近无关;2)瓦斯抽采中,随着地应力增加,瓦斯解吸速率减缓,压降漏斗收缩变小,瓦斯有效解吸面积变小,且地应力对消除突出危险区域出现时间影响差异不明显,但随着地应力增加,消突范围渐缩小;3)瓦斯抽采中,瞬时流量随时间演化可分为急速升高、快速衰减和极限抽采三个阶段,并且随着地应力增加,瞬时流量峰值减小,瞬时流量衰减速率减缓,瓦斯累积流量降低,累积流量增长速率减缓,抽采效率降低。 展开更多
关键词 平行钻孔 地应力 物理模拟 抽采流量 瓦斯压力
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地面井分层卸压的煤系气合采原理及方式探讨 被引量：3
6
作者 李瑞 金丽红 +1 位作者 夏彬伟 葛兆龙 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期171-179,共9页
为了进一步认识制约煤系气合采的因素,提高煤系合层排采各产层的产气贡献,分别从动力、通道和气源条件出发,分析了煤系气合采的必备因素。基于改变地应力状态提高储层导流能力以及分层改变储层流体压力,满足多层合采动力条件的原理,提... 为了进一步认识制约煤系气合采的因素,提高煤系合层排采各产层的产气贡献,分别从动力、通道和气源条件出发,分析了煤系气合采的必备因素。基于改变地应力状态提高储层导流能力以及分层改变储层流体压力,满足多层合采动力条件的原理,提出了地面井分层卸压的煤系气合采方式。该方式通过在地面进行定向钻井,在目标储层中进行高压水射流作业,人工创造卸压空间(缝、槽、穴等),改变地应力状态,降低有效应力伤害,增加储层导流通道的数量和开度,提高目标储层压降传递速率。待储层压力降至符合煤系气合采动力条件时进行合层排采,从而提高煤系合采各产气层的产气贡献。相较于常规增产改造措施,此方式能够减少煤系气储层在有效应力作用下的储层伤害,且有助于提高储层压降传递效率,增强煤系气的解吸和扩散,降低多层煤系气合采过程中的层间干扰。在以上研究基础上,认为地面井分层卸压的合采方式主要适用于储层地应力大、产层间距小的煤系气储层,且有望在薄互层煤系气储层增产改造及层间干扰严重的叠合共生煤系储层开发领域进行应用推广。 展开更多
关键词 煤系气 分层卸压 多层合采 高压水射流 地应力 有效应力
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卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验 被引量：16
7
作者 许江 苏小鹏 +3 位作者 彭守建 刘义鑫 冯丹 刘龙荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期103-111,122,共10页
研究抽采过程中瓦斯运移特性有助于了解抽采气体来源、不同位置对抽采效果的贡献及抽采降压规律,为合理确定抽采时间、设计抽采位置和钻孔长度等提供依据。利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了卸压区不同钻孔长度... 研究抽采过程中瓦斯运移特性有助于了解抽采气体来源、不同位置对抽采效果的贡献及抽采降压规律,为合理确定抽采时间、设计抽采位置和钻孔长度等提供依据。利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了卸压区不同钻孔长度条件下瓦斯抽采的物理模拟试验,分析了抽采过程中煤层瓦斯运移相对速度和方向特征。研究结果表明:抽采前期和钻孔周围区域分别是抽采量主要贡献时期和区域,瓦斯压力梯度大,流动快。卸压区瓦斯流动相对速度最快,应力集中区使得瓦斯相对流动速度衰减加速,且对原始区的瓦斯流动形成一道屏障,使其相对流动速度趋于0。随着抽采时间的增加,瓦斯相对流动速度逐渐衰减,对于瓦斯运移方向而言,抽采一旦开始便在煤层中形成了较为固定的运移通道,但在抽采后期和钻孔深部区域,由于瓦斯压力梯度小,流动缓慢,运移方向的不稳定性增强。而随着钻孔长度增加,卸压区内瓦斯相对流动速度表现出增大的趋势,因此,适当增大卸压区钻孔长度将有利于现场瓦斯开采。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 物理模拟 瓦斯相对流动速度 偏离角 抽采时间 钻孔长度
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急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合模型及保护范围 被引量：22
8
作者 王宏图 黄光利 +2 位作者 袁志刚 舒才 胡国忠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1377-1382,1390,共7页
开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变... 开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变形场方程,得到了急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合数学模型。以南桐矿区某矿上保护层开采为实例,通过多物理场耦合系统,建立了该矿上保护层开采瓦斯越流几何模型并进行数值计算,获得了上保护层工作面开采后被保护层瓦斯压力的分布规律,确定了上保护层开采的卸压保护范围。数值计算与现场考察试验结果具有一致性,由此验证了数值计算的合理性。研究结果可以对现场保护范围的划定及卸压瓦斯抽放等提供理论指导,具有实际工程意义。 展开更多
关键词 上保护层 瓦斯越流 保护范围 固气耦合
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深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统——煤与瓦斯突出模拟实验 被引量：22
9
作者 卢义玉 彭子烨 +2 位作者 夏彬伟 喻鹏 欧昌楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期272-283,共12页
深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统可开展煤与瓦斯突出、水力化煤层增透、地下工程围岩变形破坏、超临界二氧化碳压裂等煤岩体工程问题的物理模型实验。从煤与瓦斯突出角度,基于地应力、瓦斯压力、煤体性质、地质构造及开采扰动等突... 深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统可开展煤与瓦斯突出、水力化煤层增透、地下工程围岩变形破坏、超临界二氧化碳压裂等煤岩体工程问题的物理模型实验。从煤与瓦斯突出角度,基于地应力、瓦斯压力、煤体性质、地质构造及开采扰动等突出影响因素,分析对比总结了系统在煤与瓦斯突出实验方面的功能与特色。该系统由主体装置、模型成型及就位系统、液压伺服加载控制系统、抽气注气系统、模拟开挖系统和数据采集及监测系统6部分构成,具有以下特色:(1)主体装置采用"外圆内方"的钢筒式结构,有效增大了承载系统的刚度和承载能力,荷载不外传,避免了局部应力集中的产生;(2)装置内部可容纳模型尺寸大(2060 mm×1200 mm×1200 mm),能模拟地质构造,相似程度高,边界效应小;(3)模型腔内储气空间大,气源的连续供给能力强,还原真实条件下卸压带瓦斯向突出区域运移过程;(4)环向布置20根液压拉拔器密封,确保主体装置拉杆受力均匀,装置最大密封气压高达5 MPa;(5)采用432个小油缸加载,实现了三向独立均布或非均布加载,最大加载应力10 MPa,加载过程中气压和固压互不干扰;(6)自动控制模拟开挖,还原井下掘进扰动行为,保证煤与瓦斯突出前兆信息的获取。利用该实验系统成功开展了石门揭煤诱发煤与瓦斯突出模拟实验,监测了实验过程中温度、气体压力、煤岩体应力和声发射数据的实时变化情况,为研究煤与瓦斯突出发生机理、预测方法、控制技术等方面问题提供科学的实验数据。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 相似模拟 实验系统 石门揭煤
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不同气压条件下瓦斯抽采效果物理模拟试验研究 被引量：2
10
作者 许江 唐勖培 +3 位作者 张超林 彭守建 冯丹 刘龙荣 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第5期115-120,186,共7页
为研究煤层瓦斯抽采过程中气压演化特性以及不同初始气压对抽采的影响规律,利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同气压条件下瓦斯抽采的物理模拟试验研究,结果表明:抽采过程中,气压随时间呈现前期下降较快而后... 为研究煤层瓦斯抽采过程中气压演化特性以及不同初始气压对抽采的影响规律,利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同气压条件下瓦斯抽采的物理模拟试验研究,结果表明:抽采过程中,气压随时间呈现前期下降较快而后期下降缓慢的特点,同时气压在垂直钻孔的方向上梯度较大,在平行钻孔的方向上气压梯度较小;通过绘制气压三维曲面图发现,断面气压曲面呈以抽采钻孔为中心轴的漏斗状分布,层面或纵面气压曲面呈"V"形分布;初始气压越高,抽采过程中气压绝对下降量越大、气压下降速率越快,但是抽采过程中气压相对下降率相差不大,且抽采结束时残余气体压力相近。研究结果可为现场瓦斯抽采提供指导。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 瓦斯压力 地应力 残余气体压力
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不同初始储层压力下CO_(2)驱替CH_(4)试验研究
11
作者 许江 蒋石宇 +3 位作者 彭守建 王忠晖 陈嘉璇 牛慧婷 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期94-105,共12页
【目的】为揭示注二氧化碳强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程中的储层参数演化规律及初始储层压力对煤层气注气开采效果的影响。【方法】利用多场耦合煤层注气增产物理模拟试验系统,开展了恒定注气压力2.0 MPa和初始储层压力分别为1.5、... 【目的】为揭示注二氧化碳强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程中的储层参数演化规律及初始储层压力对煤层气注气开采效果的影响。【方法】利用多场耦合煤层注气增产物理模拟试验系统,开展了恒定注气压力2.0 MPa和初始储层压力分别为1.5、1.0和0.5 MPa的注CO_(2)驱替CH_(4)试验研究,探讨了CO_(2)驱替CH_(4)过程中储层压力、温度和体积应变等多物理场参数的时空演化规律及其驱替效果,并在分析其作用机制的基础上对CO_(2)驱替CH_(4)过程进行了阶段划分。【结果和结论】结果表明:(1)在驱替过程中,注气井储层压力高于生产井储层压力,且压差随初始储层压力增大而增大,最大值为0.34 MPa,而储层平衡压力随初始储层压力增大而减小。(2)储层温度在距离注气井越近的位置越早上升,且初始储层压力越小温度上升速率越大,储层平衡温度随初始储层压力增大而减小。(3)储层体积应变演化可划分为缓慢上升、急速上升、趋于平缓3个阶段,储层体积应变随初始储层压力增大而减小。(4)在驱替过程中,初始储层压力从0.5 MPa依次增至1.0、1.5 MPa时,CH_(4)采收率由91.00%依次降至88.48%、86.81%,随初始储层压力增大呈现减小趋势,与之相反,CO_(2)突破时间和CO_(2)封存效率随初始储层压力增大而增大。驱替过程各阶段作用机制不同,阶段1 (CO_(2)未突破阶段)和阶段2 (CO_(2)突破阶段)的CH_(4)累积体积、CO_(2)封存体积随着初始储层压力的增加而增加,均占整个驱替过程中CH_(4)累积体积、CO_(2)封存体积的80%以上。研究成果为构建煤层气高效开采协同CO_(2)地质封存一体化技术提供理论依据。 展开更多
关键词 CO_(2)-ECBM 初始储层压力 储层参数演化 驱替效果 多场耦合 真三轴应力状态
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含瓦斯煤热流固耦合渗流实验研究 被引量：40
12
作者 尹光志 蒋长宝 +2 位作者 许江 彭守建 李文璞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1495-1500,共6页
以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,... 以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,煤样的三轴抗压强度降低,承受变形的能力减小,弹性模量增大;在全应力-应变整个过程中,煤样的渗透率总体呈下降趋势;煤样渗透率小不利于采煤之前的瓦斯抽放,导致煤层深处与工作面之间的瓦斯压力梯度较大,并且高温煤样在屈服阶段的渗透率增长更快,使煤与瓦斯突出的危险性增大。煤体渗透率与应力之间的关系不是单调的随应力的增大而减小,而是要看煤体处于何种应力-应变状态。 展开更多
关键词 热-流-固耦合 全应力-应变 煤与瓦斯突出 渗透率
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煤层钻孔孔口除尘装置的设计与实验研究 被引量：32
13
作者 卢义玉 王洁 +2 位作者 蒋林艳 康勇 夏彬伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1725-1730,共6页
针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘... 针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘器的结构组成和工作原理,并设计了水射流除尘器的结构和尺寸;运用均匀设计法对影响水射流除尘器吸气量的相关参数进行研究,实验优化了水射流除尘器的运行参数和结构参数。通过模拟煤矿瓦斯抽放钻孔施工现场打钻情况对孔口除尘装置的除尘效率进行实验,结果表明,孔口除尘装置除尘效率达到95%以上,能够显著降低煤矿干式钻孔过程中产生的粉尘污染。 展开更多
关键词 干式钻孔 孔口除尘装置 均匀设计 参数优化
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煤层原始含水率对煤与瓦斯突出危险程度的影响 被引量：16
14
作者 蒋长宝 尹光志 +2 位作者 许江 彭守建 李文璞 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期91-95,共5页
运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下,不同原始含水率含瓦斯煤样全应力-应变瓦斯渗流试验,结合现场实测煤层注水前后瓦斯涌出量的变化规律。研究结果表明:随着煤样原始... 运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下,不同原始含水率含瓦斯煤样全应力-应变瓦斯渗流试验,结合现场实测煤层注水前后瓦斯涌出量的变化规律。研究结果表明:随着煤样原始含水率的增加,煤样的三轴抗压强度减小,弹性模量减小,三轴抗压强度处轴向应变增大、横向应变和体积应变的绝对值增大;在全应力-应变整个过程中,煤样的甲烷有效渗透率都减小。从煤的力学特性和瓦斯在煤层中流动两个方面分析了煤层注水的防突作用。煤层原始含水率越高,发生煤与瓦斯突出的危险性越小。可将煤层的原始含水率作为判断煤与瓦斯突出危险程度的一个重要指标。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 含水率 全应力-应变 渗透率 固-液-气耦合 采矿工程
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基质收缩效应对含瓦斯煤渗流影响的实验分析 被引量：17
15
作者 彭守建 许江 +2 位作者 尹光志 蒋长宝 杨红伟 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期109-114,共6页
以山西晋城煤业集团赵庄矿和寺河矿的3#煤层原煤为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,通过保持有效应力恒定以消除其引起的渗透率变化,并同时考虑到滑脱效应对渗透率的影响,进行了He和CH4在不同气体压力... 以山西晋城煤业集团赵庄矿和寺河矿的3#煤层原煤为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,通过保持有效应力恒定以消除其引起的渗透率变化,并同时考虑到滑脱效应对渗透率的影响,进行了He和CH4在不同气体压力条件下煤渗透率的平行实验,定量考察了煤基质收缩效应对煤岩渗透率的影响。实验结果表明:1)在低瓦斯压力条件下,煤渗透率表现出较显著的滑脱效应,且随着瓦斯压力的增加,煤样的渗透率呈现出先减小后增大的趋势,赵庄矿和寺河矿煤样的滑脱效应拐点均为0.9MPa左右;2)当有效应力恒定时,随着瓦斯压力增加,由滑脱效应引起的煤渗透率变化量逐渐减小,而由基质收缩效应引起的渗透率变化量逐渐增大;3)基质收缩效应与煤力学性质密切相关,力学性能相对较弱的煤样,其基质收缩效应相对较明显。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 渗透率 煤基质 收缩 渗流
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复杂条件下急倾斜综采工作面支架适应性分析 被引量：22
16
作者 曹树刚 徐健 +2 位作者 雷才国 彭勇 刘华林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1599-1603,共5页
根据四川省某煤矿急倾斜煤层综合机械化工作面试验条件,结合工作面支架的支护阻力观测结果,探讨了自移式液压支架对煤层松软、底板存在软分层和工作面中部存在斜交断层等复杂因素影响的适应性。结果表明,在复杂因素影响下,试验工作面的... 根据四川省某煤矿急倾斜煤层综合机械化工作面试验条件,结合工作面支架的支护阻力观测结果,探讨了自移式液压支架对煤层松软、底板存在软分层和工作面中部存在斜交断层等复杂因素影响的适应性。结果表明,在复杂因素影响下,试验工作面的周期来压平均间隔11d,来压持续平均3.1d,来压步距平均19.7m,平均增载系数为1.21;试验期间,支架承受顶板的静荷载作用明显,导致工作面中部支架总体的平均阻力比工作面上部大,工作面下部最小;试验采用的ZJ3600/15/36型四柱支撑掩护式支架的力学结构能够满足对工作面顶板控制的需求,但支护强度偏低,应给予提高。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 综采工作面 支架适应性 矿山压力显现
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穿层钻孔水力压裂数值模拟及工程应用 被引量：28
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作者 袁志刚 王宏图 +2 位作者 胡国忠 范晓刚 刘年平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期109-114,共6页
基于煤岩体变形模型、裂缝面内流体压降模型和裂缝扩展模型及扩展准则,建立了煤岩体钻孔水力压裂数学模型,并使用ANSYS的APDL语言编程实现了该数学模型的数值求解。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果表明:随注入压力的增大,水力压裂缝长线... 基于煤岩体变形模型、裂缝面内流体压降模型和裂缝扩展模型及扩展准则,建立了煤岩体钻孔水力压裂数学模型,并使用ANSYS的APDL语言编程实现了该数学模型的数值求解。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果表明:随注入压力的增大,水力压裂缝长线性增大,最大缝宽近似指数函数形式递增,压裂后期的造缝宽能力略大于造缝长能力;随压裂液黏度的增大,最大缝宽增大,缝长近似指数函数形式递减,压裂液黏度增大到一定程度后对缝长和缝宽的影响作用减弱。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果与现场试验结果具有很好的一致性,验证了该数学模型及数值解法的正确性和适用性。 展开更多
关键词 穿层钻孔 水力压裂 数值模拟 裂缝扩展
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含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验 被引量：37
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作者 蒋长宝 黄滚 黄启翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2039-2042,共4页
以重庆松藻煤电有限责任公司的典型煤与瓦斯突出矿井——打通一矿7号煤层为研究对象,利用自行研制的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置",进行了不同初始围压和不同瓦斯压力组合条件下,含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及... 以重庆松藻煤电有限责任公司的典型煤与瓦斯突出矿井——打通一矿7号煤层为研究对象,利用自行研制的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置",进行了不同初始围压和不同瓦斯压力组合条件下,含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验研究。研究结果表明:开始卸围压后,煤岩并不是立即被破坏失稳,而是维持在σ1u一段时间,经历n级卸围压作用后才会失稳;在煤样失稳前,每一级卸围压过程中煤样的变形和渗透率变化速度都是不一样的,均呈加速增大的趋势;在每一级围压恒定阶段,随着围压的降低,煤岩的蠕变速度和渗透率也均是加速增大的;卸围压阶段比围压恒定阶段变形和渗透率增大速度快得多;无论是卸围压过程还是恒定围压阶段,围压降低引起的横向变形的变化速度均大于轴向变形的变化速度。 展开更多
关键词 瓦斯 卸围压 渗透率 蠕变
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水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究 被引量：8
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作者 周哲 卢义玉 +2 位作者 葛兆龙 杨枫 张欣玮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2418-2424,共7页
为研究煤岩在水、瓦斯共同作用下的强度特性,基于非饱和多孔介质混合物理论及有效应力原理,建立了含水瓦斯煤岩破坏准则。通过引入基质吸力应力因子,并利用实验得到基质吸力与煤岩含水率的拟合曲线,得出水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强... 为研究煤岩在水、瓦斯共同作用下的强度特性,基于非饱和多孔介质混合物理论及有效应力原理,建立了含水瓦斯煤岩破坏准则。通过引入基质吸力应力因子,并利用实验得到基质吸力与煤岩含水率的拟合曲线,得出水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度与瓦斯压力及含水率的关系式。在实验室进行三轴压缩强度实验,对含水瓦斯煤岩强度理论进行了验证。结果表明:基质吸力是含水瓦斯煤岩强度的重要影响因素,在水与瓦斯共同作用下,煤岩峰值强度随瓦斯压力增加线性减小,而随含水率增加呈指数降低。 展开更多
关键词 煤岩 含水率 瓦斯 有效应力 强度特性
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不同层间压差条件下叠置含气系统的定产合采试验研究 被引量：9
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作者 许江 李奇贤 +1 位作者 彭守建 韩恩德 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-53,共8页
为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储... 为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储层压力、瞬时产量、产能贡献率等参数动态演化规律。研究结果表明:在合采过程中,1号煤层的储层压力在11.5 min上升至1.1 MPa,出现明显的压力上升,这是由于煤层之间的储层压力差过大会形成层间干扰现象,使低气压煤层的储层压力上升,但该现象主要发生在合采初期,并随着合采时间的延长而减弱;在11.25 L/min的定产生产条件下,1-4号煤层的初始瞬时产量分别为-23.4、-1.6、9.3、18.3 L/min,因此当单层产气能力高于定产值时,高气压煤层的部分产气量通过井筒汇入低气压煤层,形成倒灌现象,且层间压差越大,倒灌的气量越大;在0.2、0.3和0.5 MPa的3种层间压差条件下,1号煤层在第10 min的产气贡献率分别为-3.2%、-10.4%、-16.9%,所以在合采初期,层间压差越大,对低气压煤层的产气的抑制作用越大;在稳产期内,不同储层压力的煤层产气呈现为一种"动态平衡"的产气特征,即当相对高气压煤层的产气能力不足时,相对低气压煤层的产气能力开始增加,从而维持稳定产气。 展开更多
关键词 多层叠置含气系统 煤层气 多层合采 层间干扰
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