矿井水影响下锚索应力腐蚀行为与机理

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作者 李永亮 杨仁树 +6 位作者 戴祥淋 路绍杰 刘智勇 郭亮 袁江震 程永新 都海龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3424-3440,共17页

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料。锚索在服役过程中不仅承受高应力荷载,而且受井下苛刻腐蚀环境的影响,应力与腐蚀耦合作用下导致的锚索应力腐蚀开裂失效问题凸显,已严重威胁煤矿锚索服役安全,其中矿井水是诱发锚索腐蚀的关键因... 锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料。锚索在服役过程中不仅承受高应力荷载,而且受井下苛刻腐蚀环境的影响,应力与腐蚀耦合作用下导致的锚索应力腐蚀开裂失效问题凸显,已严重威胁煤矿锚索服役安全,其中矿井水是诱发锚索腐蚀的关键因素。为了研究不同类型矿井水对锚索应力腐蚀行为的影响规律,采用电化学阻抗谱、电化学极化技术、室内浸泡加速腐蚀试验和微观形貌扫描等方法,分析矿井水中不同的pH、SO42-和Cl-浓度影响下锚索的电化学行为与腐蚀演化特征,揭示锚索应力腐蚀开裂机理,阐明锚索应力腐蚀断裂模式。结果表明:矿井水pH为2~10时,随着pH增加,锚索腐蚀速率先减小后增大,不同的pH改变锚索的腐蚀反应类型,在酸性条件下更容易导致应力腐蚀裂纹形核。矿井水中SO_(4)^(2-)和Cl-对锚索腐蚀的影响规律类似,均是随着浓度的增加,腐蚀速率逐渐增大,更容易诱发应力腐蚀裂纹萌生;不同的离子浓度范围,应力腐蚀速率增加幅度具有差异性。阳极溶解和氢致开裂是锚索应力腐蚀开裂的2种主要机理,锚索应力腐蚀裂纹萌生经历点蚀、点蚀生长和裂纹形核3个阶段;锚索应力腐蚀断口为台阶式破坏,具有典型的3区,即裂纹萌生区、扩展区和终断区。最后,从“材料、环境和应力”3个维度,提出了防止锚索应力腐蚀开裂的控制对策。 展开更多

关键词 锚索 矿井水 电化学 应力腐蚀 控制对策

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黏土矿物类型对煤力学非均质性影响的分子机制

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作者 张彬 孙蓓蕾 +7 位作者 王德璋 康天合 冯智杰 李立功 李昊洋 梁晓敏 朱文庆 张俊爽 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2567-2580,共14页

煤层气是我国重要的非常规天然气资源,但无机矿物影响下的煤储层具有强烈的力学非均质性,存在已成功使用的工程技术在其他煤层气井不适用的情况,深入研究煤中无机矿物与有机质的相互作用及其对煤力学非均质性的影响机制具有重要的意义... 煤层气是我国重要的非常规天然气资源,但无机矿物影响下的煤储层具有强烈的力学非均质性,存在已成功使用的工程技术在其他煤层气井不适用的情况,深入研究煤中无机矿物与有机质的相互作用及其对煤力学非均质性的影响机制具有重要的意义。利用分子模拟对比分析了高岭石、伊利石和蒙脱石3种典型黏土矿物与无烟煤有机质的相互作用范围、位置和强度及差异性,阐明了不同黏土矿物对煤孔隙率的影响规律,揭示了煤力学非均质对黏土矿物类型的响应特征。结果表明:高岭石或伊利石与煤有机质的径向分布函数呈双峰特性,同时存在氢键作用和范德华力,而蒙脱石的径向分布函数呈单峰分布,相互作用以范德华力为主,占总能量变化的89.36%,不存在氢键作用;矿物分子进入到煤有机质后会相互堆叠填充,形成具有一定的非均质性且形状不规则的纳米孔隙结构,相同矿物含量下,含不同矿物类型煤的孔隙率大小顺序为:蒙脱石>伊利石>高岭石;黏土矿物与煤有机质的相互作用强度主要取决于黏土矿物分子的尺寸,呈反比例关系;不同高岭石含量下,无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量非均质性可分为5个部分,存在变异性极高的区域,而含伊利石和含蒙脱石无烟煤除了剪切模量存在高变异区域,其他力学参数均处于低变异范围以下,高岭石对无烟煤力学非均质的影响程度要大于伊利石和蒙脱石的影响。研究成果将为预测煤储层力学性质的变化规律且根据煤中不同黏土矿物特征有针对性的制定储层改造措施和开发方案提供力学依据。 展开更多

关键词 无烟煤 黏土矿物类型 力学性质 非均质性 分子模拟

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基于深度学习的煤矿钻杆实时计数方法

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作者 张富凯 孙一冉 +6 位作者 武旭峰 李爱军 李培洋 王登科 袁冠 赵珊 张海燕 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期493-504,共12页

煤矿井下环境特殊,钻机工作场景复杂多变,存在强光、水汽、遮挡等因素干扰钻机识别效果,易出现误检漏检现象;同时钻机工作时钻机尾部常出现卡顿和无效运动等异常行为,影响钻杆计数准确性。针对上述问题,基于深度学习技术提出了一种煤矿... 煤矿井下环境特殊,钻机工作场景复杂多变,存在强光、水汽、遮挡等因素干扰钻机识别效果,易出现误检漏检现象;同时钻机工作时钻机尾部常出现卡顿和无效运动等异常行为,影响钻杆计数准确性。针对上述问题,基于深度学习技术提出了一种煤矿钻杆实时计数方法,由基于AM-NT优化的钻机识别模型Drill-YOLOv8和基于两级判定区域的钻杆计数推理算法Pipe-Count 2部分组成。首先,从煤矿井下真实监控录像中采集钻机工作录像视频,标注并构建煤矿钻杆计数图像数据集CMDPC;然后,构建改进的钻机识别模型Drill-YOLOv8,引入Triplet注意力提升主干网络对钻机目标的特征提取能力,改进Slim-Neck网络结构平衡模型精度和复杂度,设计DDA Head模块替换检测头结构以提升模型头部对钻机目标多维度信息的关注度;最后,设计以两级判定区域统计钻机尾部有效运动次数为原理的钻杆计数推理方法Pipe-Count,依据Drill-YOLOv8检测器结果自动适应生成两级判定区域,使用ByteTrack实现钻机尾部目标追踪,通过判定区域更新钻机尾部运动状态,从而间接实现钻杆实时计数。在CMDPC数据集上的试验表明:改进的Drill-YOLOv8模型在mAP@0.5和mAP@[0.5:0.95]指标分别提升3.0%和2.7%,有效解决了强光、水汽和遮挡环境下钻机头部和钻杆目标误检漏检问题,检测速度为86帧/s;计数推理算法Pipe-Count的加权平均误计率为2%,面对多场景数据表现出良好的鲁棒性,且处理速度达到40帧/s,满足实时计数要求。 展开更多

关键词 钻杆计数 钻机识别 深度学习 区域判定 注意力机制

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高温加热后花岗岩试样的力学特性研究

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作者 冯琦 程博 +2 位作者 陈嘉 王春 赵忠明 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第5期880-885,共6页

为研究受热状态对深部岩体力学特性的影响,基于深部岩体所处的工程地质背景,以花岗岩作为研究对象,对试样进行不同加热温度处理以模拟深部岩体所处的高温环境。利用GCTS岩石力学试验系统开展不同加热温度处理后花岗岩试样在轴向荷载作... 为研究受热状态对深部岩体力学特性的影响,基于深部岩体所处的工程地质背景,以花岗岩作为研究对象,对试样进行不同加热温度处理以模拟深部岩体所处的高温环境。利用GCTS岩石力学试验系统开展不同加热温度处理后花岗岩试样在轴向荷载作用下的单轴压缩试验,分析花岗岩试样的力学特性。结果表明:随着加热温度升高,花岗岩试样的单轴抗压强度、弹性模量等参数变化曲线虽然有所浮动,但总体上呈现降低的发展趋势,峰值应变总体上逐渐增加。经过高温加热后的花岗岩试样在单轴压缩下发生的破坏形式为劈裂和剪切破坏,主要以剪切破坏为主。研究结果可为深部不同受热状态下岩体的开发利用提供理论指导。 展开更多

关键词 高温 力学特性 变形特征 抗压强度 破坏模式

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相邻工作面隔离注浆充填开采沉陷影响规律研究

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作者 程永新 徐大龙 +3 位作者 王成真 王全明 姚苏梦 顾伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期130-139,共10页

覆岩隔离注浆充填开采是实现“三下”压煤开采的重要途径。为明确隔离注浆开采因素对地表沉陷的影响规律,以赵庄二号井2307、2309隔离注浆工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、地表变形监测等方法,对不同开采影响因素下的沉陷变... 覆岩隔离注浆充填开采是实现“三下”压煤开采的重要途径。为明确隔离注浆开采因素对地表沉陷的影响规律,以赵庄二号井2307、2309隔离注浆工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、地表变形监测等方法,对不同开采影响因素下的沉陷变形进行研究。结果表明:工作面开采宽度与地表下沉、倾斜、水平移动及水平变形呈正相关关系,当采宽超过175 m时不能有效控制地表变形;隔离煤柱宽度与地表下沉、倾斜、水平移动及水平变形呈负相关关系,当煤柱宽度超过35 m时继续增大煤柱宽度对地表沉陷的控制效果不明显;增大注采比能够显著降低地表的沉陷变形。工作面地表变形监测结果表明,相邻工作面开采叠加影响下的变形指标均可被控制在合理的范围之内,能满足地表建筑物的抗变形要求。 展开更多

关键词 覆岩隔离注浆 充填开采 绿色开采 数值模拟 地表沉陷 变形监测

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单轴压缩下水泥注浆煤岩力学性能及损伤特征研究

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作者 都海龙 金爱兵 +3 位作者 秦文静 商瑞豪 王传江 马赛 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1521-1533,共13页

注浆是提高软破围岩强度、维护工程稳定的有效方法和常用手段。为评价注浆对煤岩力学性能及破裂损伤的影响,对超细水泥注浆前后煤岩开展单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术和声发射技术监测煤岩损伤演化和裂纹扩展,基于断裂力学理... 注浆是提高软破围岩强度、维护工程稳定的有效方法和常用手段。为评价注浆对煤岩力学性能及破裂损伤的影响,对超细水泥注浆前后煤岩开展单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术和声发射技术监测煤岩损伤演化和裂纹扩展,基于断裂力学理论讨论煤岩裂隙尖端注浆扩展过程。研究结果表明:(1)相对完整煤样,注浆后煤样强度整体呈增强态势;当煤样原生裂隙较多时,由于裂隙尖端应力集中效应,注浆后导致强度降低;(2)注浆后煤样内部孔隙被浆液充填,脆性减弱,塑性和抵抗变形能力增强,但注浆对煤岩峰后变形影响较小;(3)完整煤样破坏表现为单条高应变集中带贯通,由于注浆导致煤样力学性能各向同性增强,故注浆后煤样破坏过程应变无明显集中带,应变演化较无序;(4)提出以水平位移损伤因子D_(w)表征单轴荷载下煤体损伤演化程度,定义水平位移损伤变量,建立了单轴受压煤样损伤分段本构模型。 展开更多

关键词 注浆加固 裂纹扩展 损伤因子 本构模型

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寺河东五盘区煤与煤层气共采技术与应用

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作者 李国富 季长江 +4 位作者 李军军 张江华 唐杰 赵晋斌 邵显华 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期291-303,共13页

高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障... 高瓦斯矿井煤层含气量大,单纯的井下瓦斯抽采受时间及空间制约,导致井下抽采效果受限。同时,由于井下通常仅依靠钻孔进行负压抽采,煤层增透手段和改造方式缺乏,导致抽采不充分,煤层含气量总体降幅小,无法快速实现工作面消突、达到保障矿井安全生产的要求。运用油气开发技术在地面进行煤层气抽采,煤层增透措施不受空间限制,可采用多种手段进行煤层改造,提升储层渗透性。同时,根据采掘规划,在地面超前布置煤层气抽采工程,对煤层进行长时间超前预抽,可减少井下瓦斯抽采工程量,缩短井下瓦斯抽采和达标时间,保障矿井安全生产。为大幅降低高瓦斯煤层含气量,提升煤炭开采效率与安全生产水平,针对寺河矿东五盘区煤层气地质特征,结合盘区采掘衔接规划,开展相适应的煤层气地面与井下抽采技术与工艺研究,探索高瓦斯矿井的煤与煤层气高效协调开发。采用理论分析与现场测试相结合的方式,对东五盘区开展多种煤层气地面与井下抽采尝试,综合降低煤层含气量。并通过地面抽采效果检验井,评价东五盘区煤层气抽采实际效果。经过近20 a的井上下连续抽采,东五盘区规划区3号煤层剩余含气量降到8 m^(3)/t以下,平均降幅在50%以上;准备区抽采达标时间缩短了15%以上,保障了矿井高产高效;生产区井下精准抽采甲烷浓度提高5%以上,工作面抽采率提高5%以上,确保井下高效抽采。东五盘区地面大规模超前预抽已基本实现高瓦斯煤层的低瓦斯采掘。煤与煤层气共采既通过地面超前预抽大幅度降低了煤层含气量、增加了煤层气产量,又通过井下精准抽采填补了地面抽采盲区,实现了煤层气抽采的全覆盖,节约了井下瓦斯抽采成本。寺河矿东五盘区煤与煤层气共采的成功实施,不仅有效保障了高瓦斯煤层的低瓦斯开采,也大幅度降低了甲烷排空污染大气环境,同时还促进了沁南煤层气产业基地的建设,为其他高瓦斯矿井的煤与煤层气共采提供了参考与借鉴,对煤与煤层气共采技术的推广具有重要的意义。 展开更多

关键词 煤与煤层气共采 寺河矿 东五盘区 抽采效果评价 井上下联合抽采

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寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律研究

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作者 王国梁 王飞 +2 位作者 王树勇 程凤飞 杜锋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期82-90,共9页

目的为了得到寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律,以寺河煤矿6306大采高超宽工作面为对象开展研究。方法利用并行电法观测采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化规律,结合数值模拟结果得到导水裂隙带发育规律。结果结果表明:(1)采... 目的为了得到寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育规律,以寺河煤矿6306大采高超宽工作面为对象开展研究。方法利用并行电法观测采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化规律,结合数值模拟结果得到导水裂隙带发育规律。结果结果表明:(1)采动前后煤层顶板岩层视电阻率变化明显,原始地层视电阻率为150~300Ω·m,严重破坏地层视电阻率可达680Ω·m,并行电法实测大采高超宽工作面开采垮落带高度为21.0 m,垮采比为3.5,导水裂隙带实测高度下限值为82.5 m,裂采比为13.8,未能在观测期间有效捕捉到导水裂隙带上限值;(2)数值计算得出大采高超宽工作面垮落带高度为21.9 m,工作面推进至300 m时,导水裂隙带发育至最大值,达到90.6m,导水裂隙的最终形态符合“马鞍型”分布特征;(3)由于垮落带发育至最大值所需时间短,并行电法测试过程中,垮落带已充分发育,现场实测与数值计算结果接近;导水裂隙带发育至最高值至少需要1~2月,现场有效测试时间短,导致现场实测与数值计算结果偏差较大。结论寺河煤矿大采高超宽工作面导水裂隙带发育高度为82.5~90.6 m,导水裂隙的最终形态为“马鞍型”分布特征,研究结果对预防寺河煤矿顶板水害及科学抽采采空区瓦斯具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 导水裂隙带 超宽工作面 并行电法 视电阻率 垮落带

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低产煤层气井无机矿物泡排酸蚀解堵特性

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作者 张惜图 胡胜勇 +4 位作者 冯国瑞 赵瑞锦 范雯莉 李国富 武玺 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2198-2207,共10页

煤层气开发中无机矿物堵塞容易导致煤层气井低产,严重制约煤层气井的连续稳定排采与产量,酸蚀溶解是高效清理无机矿物的有效手段之一。基于无机矿物的多组分酸液溶蚀试验,考虑泡排作用对无机矿物的润湿携带效果,研究了起泡剂复配酸液解... 煤层气开发中无机矿物堵塞容易导致煤层气井低产,严重制约煤层气井的连续稳定排采与产量,酸蚀溶解是高效清理无机矿物的有效手段之一。基于无机矿物的多组分酸液溶蚀试验,考虑泡排作用对无机矿物的润湿携带效果,研究了起泡剂复配酸液解堵剂对低产煤层气井无机矿物的泡排酸蚀解堵特性。结果表明:氢氟酸对以硅酸盐岩为主要成分的无机矿物的溶蚀效果较盐酸与乙酸最佳,酸液质量分数超过12%对无机矿物溶蚀率增长不显著。多组分酸较单组份酸对无机矿物溶蚀率更高,普遍达40%^(8)0%。当复配解堵剂中起泡剂质量分数小于0.6%时,随起泡剂浓度增大,溶液表面张力、溶液与无机矿物表面接触角均逐渐减少,泡排作用下泡沫越绵密,起泡能力越强,泡沫半衰期逐渐延长,泡沫携粉含量越高。当起泡剂质量分数超过0.6%后,复配解堵液表面张力呈紊乱趋势,泡沫稳定性变差。十二烷基二甲基胺乙内酯(BS-12)泡沫体系泡径大,较脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)泡沫体系泡径大小不均对泡沫半衰期影响更为严重。由于十二烷基葡萄糖苷(APG)复配酸液表面张力最小,泡沫稳定绵密且对无机矿物润湿性最好,选取耐酸性强的非离子型表面活性剂APG作为起泡剂复配酸液为优选的溶蚀无机矿物解堵剂。泡排作用促进无机矿物溶蚀率少量增长,酸液浓度对泡沫稳定性、泡沫半衰期起抑制作用,泡沫携带排出的无机矿物粒径越小,粒径范围越窄。 展开更多

关键词 煤层气井 无机矿物 泡排 酸蚀 溶蚀 解堵

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高压设备室烟雾扩散过程及排风试验分析

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作者 耿东勇 赵桂娟 《农村电工》 2025年第5期49-50,共2页

1试验背景GB 50059—2011《35 kV~110 kV变电站设计规范》4.5.5规定:“配电装置室应设置换气次数不少于10次/h的事故排风机,事故排风机可兼作平时通风用。”GB 5725—2015《35 kV及以下电力用户变电所建设规范》15.4.1规定:“配电装置... 1试验背景GB 50059—2011《35 kV~110 kV变电站设计规范》4.5.5规定:“配电装置室应设置换气次数不少于10次/h的事故排风机,事故排风机可兼作平时通风用。”GB 5725—2015《35 kV及以下电力用户变电所建设规范》15.4.1规定:“配电装置室应设置换气次数不少于10次/h的事故排风机,事故排风机可兼作平时通风用。”由此可以看出,高压配电装置室安装事故排风机作用重大,其承担了事故排风及平时通风双重作用。 展开更多

关键词 事故排风机 排风试验 烟雾扩散 高压设备室

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变压器差动保护装置故障分析与处理

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作者 耿东勇 赵桂娟 《农村电工》 2025年第7期46-47,共2页

1问题发现2024年7月3日,某变电站后台机报警:2号主变压器差动保护装置闭锁、2号主变压器差动保护ROM故障。前台查看2号主变压器差动保护装置频繁启动且不成功,装置运行指示灯灭,无法正常工作。2原因分析保护装置说明书中指出,当监测到... 1问题发现2024年7月3日,某变电站后台机报警:2号主变压器差动保护装置闭锁、2号主变压器差动保护ROM故障。前台查看2号主变压器差动保护装置频繁启动且不成功,装置运行指示灯灭,无法正常工作。2原因分析保护装置说明书中指出,当监测到装置本身硬件故障时,发出装置闭锁信号,闭锁整套保护。硬件故障包括:RAM故障、ROM故障、出口回路故障、CPLD故障、定值出错和电源故障。联系厂家技术人员,进行异常诊断,判断为该保护装置CPU板硬件故障,无法现场修复,需更换新的保护装置。现场打开装置检查电源板、OUT板、通信板、操作板情况如下所示。 展开更多

关键词 变压器差动保护装置 硬件故障 ROM故障

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一起35 kV变压器有载调压分接开关故障处理

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作者 赵桂娟 耿东勇 《农村电工》 2025年第6期46-47,共2页

1事故现象,某35kV变电站值班员在将1号变压器有载调压分接开关(以下简称“分接开关”)由1挡调至2挡后,发现后台综合自动化系统进行告警,告警内容为1号主变压器非电量保护,分接开关油位异常。运行人员现场巡视1号主变压器,发现分接开关... 1事故现象,某35kV变电站值班员在将1号变压器有载调压分接开关(以下简称“分接开关”)由1挡调至2挡后,发现后台综合自动化系统进行告警,告警内容为1号主变压器非电量保护,分接开关油位异常。运行人员现场巡视1号主变压器,发现分接开关呼吸器下方有油,分接开关气体继电器内有气体,对分接开关油枕进行测温,温度在126~133℃。 展开更多

关键词 变压器 有载调压分接开关 故障处理

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随钻取心成套装备的研发及现场应用

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作者 王文明 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2023年第4期97-104,共8页

为了进一步优化煤岩取心工艺,建立了取心钻头钻进动力学模型,进行了钻进过程影响因素数值模拟及实施随钻取心装备核心部件研发,得出钻速、钻压及切削角度对钻进过程具有较大的影响作用。组装了完整的随钻取心成套装备,借助于井上模拟取... 为了进一步优化煤岩取心工艺,建立了取心钻头钻进动力学模型,进行了钻进过程影响因素数值模拟及实施随钻取心装备核心部件研发,得出钻速、钻压及切削角度对钻进过程具有较大的影响作用。组装了完整的随钻取心成套装备,借助于井上模拟取心实验获取了?10~50 mm的完整柱状煤岩试样岩心,开展了井下随钻取心现场实验以进行性能测试,并布置6组测点实施瓦斯含量的测定,结果显示:取心时长缩短至了少1/3,测点的瓦斯含量误差在5%以内,验证了该成套装备性能可靠。 展开更多

关键词 煤岩取心 动力学模型 钻速 钻压 切削角度 瓦斯含量

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矿物对无烟煤力学非均质性影响的分子动力学研究——以沁水盆地南部主要黏土矿物高岭石为例 被引量：1

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作者 张彬 孙蓓蕾 +8 位作者 王德璋 康天合 马鑫 张晓雨 李立功 李昊洋 梁晓敏 朱文庆 张俊爽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3896-3906,共11页

煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作... 煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作为研究对象,通过分子动力学的方法定量研究高岭石及其含量对无烟煤力学性质的影响规律,分析不同矿物含量下无烟煤的分子结构和孔隙特征,从能量和有序化的角度揭示其微观机理。结果表明:①煤有机质与高岭石相互结合过程中同时存在范德华力和氢键作用,且氢键作用强度要高于范德华力,煤有机质周围出现高岭石分子的概率、相互作用强度和有序性均随着矿物质量分数的增加而增大。②无烟煤的孔隙率φ随高岭石质量分数a的增大呈线性规律(φ=−0.2293a+9.6295)降低,而无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量均随高岭石质量分数的增大呈线性规律增强,泊松比随高岭石质量分数的增大呈二次多项式规律降低。③无烟煤的力学非均质程度整体上随着高岭石质量分数增加而增大,其中不同高岭石质量分数下体积模量、弹性模量和剪切模量的变异性可分为很低、低、中等、高和很高5个部分,而泊松比的变异系数均小于0.1,变异性很低。④随着高岭石质量分数的增加,煤有机质与高岭石的相互作用能呈线性规律(Einteraction=4.5585a+443.929)增大,与纯有机质相比,当高岭石质量分数达到20%时,无烟煤的键能和范德华能分别增加了63.86%和48.06%。⑤高岭石增强煤力学性质的内在原因是高岭石进入煤有机质后占据一定的孔隙空间,且与煤有机质的芳香碳骨架和不同官能团进行相互作用,高岭石质量分数越大充填煤大分子结构孔隙的程度越高,煤大分子结构的能量越大,导致煤大分子结构的孔隙率降低,有序性增大,使得力学强度和抵抗变形的能力增强。 展开更多

关键词 无烟煤 高岭石 非均质性 分子动力学 沁水盆地

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煤粉侵入对支撑裂缝渗透率的动态影响规律 被引量：8

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作者 张惜图 胡胜勇 +4 位作者 武玺 李国富 冯国瑞 王艳峰 陈召英 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2338-2346,共9页

煤粉侵入煤层水力压裂支撑裂缝容易导致裂缝堵塞,造成支撑裂缝导流能力和煤储层渗透率降低,进而严重影响煤层气井的稳定排采及产量。分别建立煤层气井停井前与重启后煤粉侵入支撑裂缝渗透率动态演化模型,并利用煤岩导流性能测试系统进... 煤粉侵入煤层水力压裂支撑裂缝容易导致裂缝堵塞,造成支撑裂缝导流能力和煤储层渗透率降低,进而严重影响煤层气井的稳定排采及产量。分别建立煤层气井停井前与重启后煤粉侵入支撑裂缝渗透率动态演化模型,并利用煤岩导流性能测试系统进行煤粉连续流动与间歇流动条件下的煤粉侵入支撑裂缝实验,验证了模型的正确性,研究了煤层气井停井与排采流速对支撑裂缝渗透率时空演化的影响规律。研究表明:随煤粉运移时间增加,支撑裂缝渗透率骤降后缓慢衰减,且沿煤粉运移方向,支撑裂缝内部空间孔隙损失率逐渐降低,裂缝内部渗透率沿煤粉运移方向逐渐升高。随煤粉持续侵入支撑裂缝,煤层气井关井重启后支撑裂缝孔隙损失率较停井前孔隙损失率更大,渗透率不能恢复至停井前。排采流速越慢,煤粉侵入支撑裂缝渗透率衰减速度越慢,渗透率越高,支撑裂缝渗透率受煤粉侵入影响在低排采流速下对流速变化更为敏感,缓慢排采流速下停井对支撑裂缝渗透率伤害更低。煤粉沉积系数越大,煤粉侵入过程中支撑裂缝近端渗透率越小,远端渗透率越大,而弥散系数越大,支撑裂缝远端渗透率越小,裂缝近端渗透率受弥散系数影响极小,煤层气井停井对支撑裂缝近端渗透率伤害更严重。煤粉侵入过程中支撑裂缝近端渗透率衰减速度更快,裂缝远端渗透率衰减速度更缓慢,沉积系数变化对支撑裂缝近端渗透率影响显著,而弥散系数变化对支撑裂缝远端渗透率影响更显著。 展开更多

关键词 水力压裂 支撑裂缝 煤粉 渗透率 停井

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火焰喷雾热解制Pd-Pt/CeO_(2)催化甲烷燃烧的性能研究 被引量：1

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作者 武琳渊 王乙 +6 位作者 陈召英 田庆玲 王琳茹 付紫君 赵宁 王晓波 黄鑫 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期725-734,共10页

火焰喷雾热解法(FSP)是一种简单、快速、可规模化制备纳米催化剂的技术。通过火焰喷雾热解法合成CeO_(2)和Pt-CeO_(2)载体、Pd-Pt-CeO_(2)催化剂,采用浸渍法在CeO_(2)和Pt-CeO_(2)载体分别沉积Pd-Pt和Pd而制得Pd-Pt双金属催化剂,并考察... 火焰喷雾热解法(FSP)是一种简单、快速、可规模化制备纳米催化剂的技术。通过火焰喷雾热解法合成CeO_(2)和Pt-CeO_(2)载体、Pd-Pt-CeO_(2)催化剂,采用浸渍法在CeO_(2)和Pt-CeO_(2)载体分别沉积Pd-Pt和Pd而制得Pd-Pt双金属催化剂,并考察其甲烷催化燃烧性能。利用ICP、XRD、TEM、BET、H_(2)-TPR、XPS和Raman对催化剂的物化性质进行分析。TEM结果表明,Pd-Pt/CeO_(2)催化剂中Pd和Pt物种高分散于CeO_(2)载体。相比于一步法(one step)制得的Pd-Pt-CeO_(2)(OS-FSP)催化剂,共浸渍法制得Pd-Pt/CeO_(2)(0.25)-WI的催化活性更高,其t_(50)降低了60℃,且稳定运行60 h而没有明显失活。这归因于Pd-Pt/CeO_(2)(0.25)-WI催化剂表面上Pd^(0)/Pd^(2+)和Ce^(3+)/Ce^(4+)物质的量比更高、晶格氧更多,进而导致其具有良好的甲烷催化燃烧性能。 展开更多

关键词 甲烷催化燃烧 火焰喷雾热解 浸渍法 钯 稳定性

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采空区下伏煤层水力压裂试验研究与应用 被引量：2

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作者 陆泳鑫 胡胜勇 +5 位作者 李国富 武玺 路佳旗 杨育涛 张村 苏燕 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期231-242,共12页

采空区下伏煤层气资源储量丰富,长期未能有效开发。水力压裂技术是一种提高煤层气采收率的有效手段,上覆煤层的开采与重新压实会直接影响采空区下伏煤层水力裂缝的扩展行为。通过大尺寸(300 mm×300 mm×300 mm)真三轴水力压裂... 采空区下伏煤层气资源储量丰富,长期未能有效开发。水力压裂技术是一种提高煤层气采收率的有效手段,上覆煤层的开采与重新压实会直接影响采空区下伏煤层水力裂缝的扩展行为。通过大尺寸(300 mm×300 mm×300 mm)真三轴水力压裂试验,分析了不同加卸载应力扰动程度下煤体的力学与声发射响应特征,提出了表征煤体损伤程度的损伤变量T,明晰了损伤与水力裂缝起裂与扩展规律之间的关系。结果表明:采空区下伏煤体垂向应力加载阶段引起的损伤显著大于卸载阶段,垂向加载应力不超过11 MPa时,煤体处于弹性阶段,损伤极少;加载至11~15 MPa,处于屈服阶段,损伤大幅增加;加载至15~18 MPa,处于强化阶段,煤体孔裂隙逐渐被压实。损伤变量T可以有效表征煤体内部损伤程度,Tc为煤体未经过加卸应力扰动时的损伤变量。T=Tc时,煤体内部的损伤程度与未经过加卸载应力扰动的煤体损伤程度相当;T> Tc时,煤体呈应力损伤态,T越大,损伤程度越高;T <Tc时,煤体呈应力压实态,T越小,压实程度越高。煤体应力损伤程度与破裂压力呈负相关,高损伤程度使得煤体更容易破裂,井筒近端容易形成主水力裂缝,有利于开展水力压裂。煤体的压实程度与破裂压力呈正相关,高压实程度使得水平应力差对水力裂缝扩展的影响减弱,井筒近端水力裂缝发育,不易形成主水力裂缝,阻碍水力压裂开展。基于研究成果制定了采空区下伏煤层水力压裂施工方案优化原则并在现场应用,优化后的方案水力压裂造缝能力显著提高。 展开更多

关键词 采空区 下伏煤层 煤层气 水力压裂 损伤变量 裂缝扩展

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煤系岩石电性特征与含水饱和度定量关系实验——以山西宁武榆树坡为例

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作者 李建光 孙超 +4 位作者 蔡来星 屈少波 童雪瑞 窦中浩 姜志海 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1724-1735,共12页

煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测,本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石,测... 煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测,本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石,测量其物性及电阻率参数;基于测量结果,分析确定Archie参数,建立岩石物理量板,确定电性参数与含水饱和度、储层压力、岩性以及孔隙的定量关系。研究表明:1)煤层顶板岩石具有低孔低渗特征。2)储层有效压力对煤层顶板岩石电阻率具有影响,有效压力增加导致低频段(10 Hz)电阻率降低,但对高频段(100 kHz)电阻率几乎无影响。3)含水饱和度对煤层顶板岩石电阻率影响显著,含水饱和度增加导致低频段电阻率降低,但对高频段电阻率影响微弱;低含水饱和度对电阻率频散影响更明显,高含水饱和度对电阻率频散影响相对微弱,全饱和状态下无电阻率频散影响。4)煤层顶板岩性以砂岩为主,同时存在泥岩、灰岩等,岩性差异对干燥和饱和水样品均有显著影响,不同岩性之间的电阻率差异可达两个量级。5)胶结指数、饱和度指数以及岩性系数均随深度变化,但变化率相对平缓,以其平均值构建的岩石物理量板对含水饱和度能够进行有效预测。 展开更多

关键词 突水灾害 电阻率 岩石物理量板 定量预测

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变压器油位计、温度计防雨改进措施

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作者 赵桂娟 耿东勇 《农村电工》 2024年第3期37-37,共1页

1创新背景《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施(修订版)》第9.3.2.1条要求“户外布置变压器的气体继电器、油流速动继电器、温度计、油位表应加装防雨罩,并加强与其相连的二次电缆结合部的防雨措施,二次电缆应采取防止雨水顺电... 1创新背景《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施(修订版)》第9.3.2.1条要求“户外布置变压器的气体继电器、油流速动继电器、温度计、油位表应加装防雨罩,并加强与其相连的二次电缆结合部的防雨措施,二次电缆应采取防止雨水顺电缆倒灌的措施(如反水弯)”。《国家电网公司变电验收通用管理规定第1分册油浸式变压器(电抗器)验收细则》变压器竣工(预)验收标准卡中规定“本体及二次电缆进线50 mm应被遮蔽,45°向下雨水不能直淋”。目前,在现场中变压器油位计. 展开更多

关键词 油浸式变压器 二次电缆 气体继电器 反事故措施 电抗器 国家电网 油位计 验收标准

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一种新型多功能操作票夹板

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作者 耿东勇 赵桂娟 《农村电工》 2024年第9期38-38,共1页

1创新背景供电企业变电运行人员进行设备倒闸操作时,需手持操作票到工作现场。现阶段无论是打印机打印的操作票,还是手写操作票,尺寸规格统一为A4纸大小。为了方便携带和书写,操作过程中运行人员会将操作票固定在A4规格的操作票夹板上... 1创新背景供电企业变电运行人员进行设备倒闸操作时,需手持操作票到工作现场。现阶段无论是打印机打印的操作票,还是手写操作票,尺寸规格统一为A4纸大小。为了方便携带和书写,操作过程中运行人员会将操作票固定在A4规格的操作票夹板上。但传统操作票夹板,主要由“板”与“夹”2个部分组成,只具备固定功能。 展开更多

关键词 打印机打印 操作票 尺寸规格 倒闸操作 供电企业 变电运行人员 操作过程 创新背景

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