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瓦斯抽采钻孔割缝注浆堵漏防渗效果实验研究
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作者 张小东 白云 +8 位作者 袁修竹 冯友祺 雷军 徐强 曹塘根 王登科 卫彦昭 李超 喻建 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期155-159,共5页
为解决瓦斯抽采钻孔密封质量不佳问题,通过工业CT扫描观察钻孔内部封孔效果,划分钻孔漏气形式,建立钻孔漏气模型,并提出割缝注浆新型封孔方法。通过对不同割缝数量注浆试样的渗透率及单轴抗压强度研究,确定了最佳割缝数量。实验结果表明... 为解决瓦斯抽采钻孔密封质量不佳问题,通过工业CT扫描观察钻孔内部封孔效果,划分钻孔漏气形式,建立钻孔漏气模型,并提出割缝注浆新型封孔方法。通过对不同割缝数量注浆试样的渗透率及单轴抗压强度研究,确定了最佳割缝数量。实验结果表明:随着割缝数量的增加,注浆后试样的渗透率在缓慢减小,而抗压强度呈下降趋势;综合考虑,合理割缝数量为2条。采用新型割缝注浆封孔方法,有效地提高了瓦斯抽采钻孔封孔段的良好密封性,提高煤矿井下瓦斯抽采效率,保障煤矿安全高效生产。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 钻孔封孔 漏气模型 割缝注浆 工业CT扫描 渗透率
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安-鹤煤田水文地质条件对瓦斯赋存影响 被引量:5
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作者 张明杰 张凯 贾天让 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第8期86-88,共3页
针对安阳-鹤壁煤田普遍存在的太原组煤层瓦斯含量低于其上覆的山西组煤层的情况,通过分析安-鹤煤田地质构造形成与演化,以及煤田深部太原组煤层瓦斯和下伏奥陶系灰岩通过裂隙作用发生一定水力联系,确定太原组煤层游离瓦斯通过裂隙渗透... 针对安阳-鹤壁煤田普遍存在的太原组煤层瓦斯含量低于其上覆的山西组煤层的情况,通过分析安-鹤煤田地质构造形成与演化,以及煤田深部太原组煤层瓦斯和下伏奥陶系灰岩通过裂隙作用发生一定水力联系,确定太原组煤层游离瓦斯通过裂隙渗透作用溶入奥陶系灰岩水,并将瓦斯带走,以泉群形式出现时将瓦斯排到大气中,是造成太原组煤层瓦斯含量普遍偏低的原因。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 强径流带 岩溶水
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水淹环境下煤层瓦斯解吸特性的实验研究 被引量:1
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作者 肖知国 张晓鹏 +2 位作者 郝梅 唐志昊 刘永强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第6期37-43,共7页
在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均... 在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均出现大幅降低,三者均与水淹时长线性关系明显;低场核磁共振测试表明,随着水淹时长增加,进入煤体孔隙中的水分增加。经理论分析,提出水淹环境下煤层瓦斯解吸的动力机制,当水分进入煤的孔-裂隙中时瓦斯既受到自身残余压力的动力作用,又受到孔-裂隙中水的阻力作用,当动力大于阻力时,瓦斯冲破水膜束缚;当阻力大于动力时,产生水锁效应;随着水淹时长增加,水分侵入煤体的深度增加,水分被排出的难度增加,从而水锁效应增强。 展开更多
关键词 水淹环境 煤层 瓦斯 解吸特性 动力机制
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颗粒煤和原煤瓦斯解吸特性差异实验研究
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作者 田宣 温志辉 于世洋 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第11期168-170,共3页
利用自主研发的高压变温吸附解吸实验装置,进行了颗粒煤和原煤在不同吸附平衡压力下的瓦斯解吸实验,并对原煤和颗粒煤解吸特性差异进行对比分析。结果表明:在解吸的前60 min内,颗粒煤的瓦斯解吸量要比原煤的瓦斯解吸量大得多;颗粒煤瓦... 利用自主研发的高压变温吸附解吸实验装置,进行了颗粒煤和原煤在不同吸附平衡压力下的瓦斯解吸实验,并对原煤和颗粒煤解吸特性差异进行对比分析。结果表明:在解吸的前60 min内,颗粒煤的瓦斯解吸量要比原煤的瓦斯解吸量大得多;颗粒煤瓦斯解吸速度始终大于同时段内原煤瓦斯解吸速度,但颗粒煤的瓦斯解吸速度衰减得更快,尤其是在解吸初期表现得更加明显。 展开更多
关键词 颗粒煤 原煤 解吸路径
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深部煤层CO_(2)地质封存量化评估及案例研究 被引量:3
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作者 刘操 赵春辉 +2 位作者 钟福平 秦书杰 韦沧龙 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期288-298,共11页
地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了... 地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了深部煤层超临界CO_(2)吸附与封存机理,分别开展了35和45℃下煤样的CO_(2)等温吸附试验,解释并校正了CO_(2)吸附等温线高压异常下拐现象,得到了不同温度下煤样的CO_(2)实际吸附量。提出了一种新方法计算CO_(2)地质封存量,能够校正吸附相体积造成的封存量计算误差,并能精确评估不同埋深煤层CO_(2)理论和有效封存量。研究结果表明:①当高压吸附饱和时,煤样表面所有的吸附位被完全占据,此时吸附相体积和密度不再发生改变,吸附量应趋于稳定,但实验室测得的吸附量却在高压饱和阶段随压力增大而减小,这并不符合Langmuir吸附原理,因此必须对实验室测试的吸附等温线进行校正,才能应用于深部煤层CO_(2)封存量评估;②煤中CO_(2)封存量主要由吸附和游离封存量组成,吸附封存量需要采用吸附相密度和Gibbs吸附量进行反算,游离封存量则需要掌握煤中游离相占据的孔隙体积,它只能根据煤中孔隙总体积减去吸附相体积进行计算,因此,吸附相是精确评估吸附和游离封存量的决定性因素;③采用修正的煤层CO_(2)地质封存量化方法,以焦作修武研究区800~2000 m深部煤层为例,得出其单位质量煤中CO_(2)理论封存量为1.52~2.16 mmol/g,CO_(2)有效封存总量为11.19×10^(9)m^(3),换算为封存总质量为21.97 Mt。本研究案例不仅校正了吸附试验数据的物质平衡错误,而且考虑了吸附相占据孔隙空间对游离封存量的影响,这对深部煤层CO_(2)地质封存量精准评估具有重要的应用意义。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 深部煤层 CO_(2)吸附试验 吸附相 评估方法
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温度冲击下煤层内部孔缝结构演化特征实验研究 被引量:28
6
作者 王登科 张平 +3 位作者 刘淑敏 魏建平 于充 孙刘涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3395-3403,共9页
为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温... 为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温度冲击前后煤层扫描电镜图像进行二值化处理,定性与定量地分析了煤层的裂隙宽度变化,并统计分析了温度冲击前后煤层中孔隙的比表面积和孔径变化。研究结果表明:温度冲击作用促使煤样内部大孔之间相互贯通并形成宏观裂缝,导致大孔体积相应减少,中孔和小孔的体积均增大;温度冲击试验测试过程中所产生的最大热应力位于煤样表面的切向方向,温度冲击所产生的热应力超过煤样抗拉强度是导致裂隙萌生、扩展和相互贯通的直接原因。研究结果可为煤层气高效开发和提高煤层瓦斯抽采率提供技术支撑。 展开更多
关键词 温度冲击 热应力 孔缝结构 破坏机理 试验测试
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煤与瓦斯突出地质控制机理探讨 被引量:113
7
作者 闫江伟 张小兵 张子敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1174-1178,共5页
在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破... 在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿"10.20"特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。 展开更多
关键词 瓦斯地质 煤与瓦斯突出 地质控制 瓦斯突出煤体
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煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置的研制及应用 被引量:17
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作者 王登科 彭明 +2 位作者 魏建平 付启超 夏玉玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期644-652,共9页
为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防... 为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防护系统等8个部分组成,其最大轴压为500 k N、最大围压为50 MPa、最高加热稳定温度为90℃,试件尺寸为?50 mm×100 mm。该装置具有以下主要优势:能实现煤岩孔隙率的测试、煤岩力学参数测试、煤岩瓦斯吸附解吸实验和受载含瓦斯煤的蠕变-渗流等多种实验,功能强大、性能稳定、测试准确;采用了滚珠丝杠加载方式,满足了蠕变-渗流等实验的长期加载需求,最长加载时间能达2个月以上;配备了高低温控制系统,能实现煤岩试样进气端、出气端和三轴压力室3处的气体温度保持一致,有效避免了温度变化所导致的气体流量上的测量误差。同时利用该装置分别开展了煤样孔隙率测试、受载含瓦斯煤样解吸特性和含瓦斯煤样的蠕变-渗流实验研究,实验验证了该装置在功能上的多样性和在测试上的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 受载含瓦斯煤 蠕变 渗流 吸附解吸 实验装置研发
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二氧化碳-超细水雾抑制甲烷爆炸实验研究 被引量:27
9
作者 余明高 朱新娜 +1 位作者 裴蓓 杨勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2843-2848,共6页
为了研究受限空间内二氧化碳-超细水雾对甲烷爆炸的影响,通过自行设计的120 mm×120 mm×840 mm半封闭透明的甲烷爆炸实验台,开展不同气雾比二氧化碳-超细水雾对化学当量比甲烷-空气预混气体的抑爆研究。实验结果表明:二氧化碳... 为了研究受限空间内二氧化碳-超细水雾对甲烷爆炸的影响,通过自行设计的120 mm×120 mm×840 mm半封闭透明的甲烷爆炸实验台,开展不同气雾比二氧化碳-超细水雾对化学当量比甲烷-空气预混气体的抑爆研究。实验结果表明:二氧化碳和超细水雾结合的抑爆效果要优于单独使用任何一种抑制剂效果之和;CO2体积分数一定的情况下,甲烷-空气-CO2的爆炸压力、压升速率和爆炸火焰的传播速度均随着超细水雾体积量增加而明显减小。当单独加入体积分数为2%CO2和1.4 m L超细水雾时,两种工况下压力峰值下降之和为7.69 k Pa;而在两者共同作用下,9.5%甲烷爆炸超压峰值下降了9.3 k Pa,说明二氧化碳-超细水雾抑制甲烷爆炸时具有协同效应。 展开更多
关键词 二氧化碳 超细水雾 甲烷爆炸 协同效应
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大直径高位钻孔治理综放工作面初采期瓦斯涌出 被引量:8
10
作者 李凤龙 杨宏民 陈立伟 《中国煤炭》 北大核心 2015年第4期114-117,共4页
针对阳煤一矿北丈八井采用伪倾斜后高抽巷治理综放工作面初采期瓦斯涌出不均衡,由此造成的施工工期长、工程量大、成本高、采掘接替紧张的问题,在81102综放工作面进行了大直径高位钻孔代替伪倾斜后高抽巷的试验,研究了两者的抽采技术机... 针对阳煤一矿北丈八井采用伪倾斜后高抽巷治理综放工作面初采期瓦斯涌出不均衡,由此造成的施工工期长、工程量大、成本高、采掘接替紧张的问题,在81102综放工作面进行了大直径高位钻孔代替伪倾斜后高抽巷的试验,研究了两者的抽采技术机理和抽采效果。结果表明:大直径高位钻孔能成功解决工作面初采期的瓦斯不均衡涌出和频繁超限问题,工作面初采期间,回风流瓦斯涌出相对平稳,未出现瓦斯涌出峰值;瓦斯抽采量稳定上升,最终达到26.97m3/min。认为用大直径高位钻孔代替伪倾斜后高抽巷是可行的。 展开更多
关键词 大直径高位钻孔 伪倾斜后高抽巷 瓦斯抽采 邻近层
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基于灰色关联分析-GA-BP模型预测煤层瓦斯含量 被引量:5
11
作者 郝天轩 李鹏飞 《中国矿业》 北大核心 2016年第11期116-120,共5页
为提高煤层瓦斯含量预测的精度和效率,提出用灰色关联分析从影响因素中筛选主要因素,结合运用GA-BP神经网络预测煤层瓦斯含量的方法。通过遗传算法(GA)优化BP神经网络的权值和阈值,解决BP神经网络易过早收敛极小值以及收敛速度慢的问题... 为提高煤层瓦斯含量预测的精度和效率,提出用灰色关联分析从影响因素中筛选主要因素,结合运用GA-BP神经网络预测煤层瓦斯含量的方法。通过遗传算法(GA)优化BP神经网络的权值和阈值,解决BP神经网络易过早收敛极小值以及收敛速度慢的问题。用Matlab构建灰色关联分析-GA-BP神经网络、GA-BP神经网络和BP神经网络模型。选取成庄矿3#煤层的含量与影响因素作为实验数据对该模型进行实验分析,比较三个的预测模型的预测结果。实验结果表明:顶板泥岩厚度、煤层厚度、基岩厚度、煤层深度是影响成庄矿3#煤层瓦斯含量的主要因素。灰色关联分析-GA-BP神经网络预测模型平均相对误差为2.77%,比后两种预测模型的预测结果好,能准确预测煤层瓦斯含量。 展开更多
关键词 灰色关联分析 瓦斯含量预测 GA-BP神经网络 MATLAB软件
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四川省煤层瓦斯赋存分布规律 被引量:2
12
作者 熊建龙 贾天让 +1 位作者 赵文峰 闫江伟 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第1期143-146,共4页
搞清煤层瓦斯赋存规律是做好瓦斯灾害防治和生产规划的前提和基础。应用瓦斯地质的研究方法,结合四川省煤矿瓦斯地质图编制资料,探讨了四川省煤层瓦斯赋存分布规律。研究结果表明:四川省煤层瓦斯赋存具有明显的分区性,晚二叠世煤层瓦斯... 搞清煤层瓦斯赋存规律是做好瓦斯灾害防治和生产规划的前提和基础。应用瓦斯地质的研究方法,结合四川省煤矿瓦斯地质图编制资料,探讨了四川省煤层瓦斯赋存分布规律。研究结果表明:四川省煤层瓦斯赋存具有明显的分区性,晚二叠世煤层瓦斯赋存明显高于晚三叠世煤层;叙永-筠连叠加褶皱带和华蓥山滑脱褶皱带晚二叠世煤层长期处于强烈的构造挤压中,构造煤发育,加之煤变质程度高,瓦斯含量高,是全省突出矿井主要集中在该区域的根本原因;芙蓉矿区位于叙永-筠连叠加褶皱带中段北部,主控构造珙长背斜是由多个次级背、向斜组成,且除其倾伏端发育的中型断层对煤层有一定破坏作用外,无切割煤系的区域性断层,有利于瓦斯保存,是造就该矿区成为四川省瓦斯灾害最严重的矿区的原因。 展开更多
关键词 瓦斯赋存 构造控制 瓦斯地质规律 瓦斯分带
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基于MapGuide的矿井瓦斯地质信息管理研究 被引量:3
13
作者 郝天轩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期99-103,共5页
采用Visual C++2005作为软件开发平台,利用MapGuide二次开发组件,结合瓦斯地质理论、GIS原理与方法、数据库技术和可视化理论等,建立了瓦斯地质信息管理平台,实现了在网络上快速、方便地对各类瓦斯地质信息进行查询、检索、统计等功能,... 采用Visual C++2005作为软件开发平台,利用MapGuide二次开发组件,结合瓦斯地质理论、GIS原理与方法、数据库技术和可视化理论等,建立了瓦斯地质信息管理平台,实现了在网络上快速、方便地对各类瓦斯地质信息进行查询、检索、统计等功能,为瓦斯地质信息管理及分析瓦斯地质规律提供了一种快捷、直观的新途径。 展开更多
关键词 MAPGUIDE 瓦斯地质 信息管理
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基于压汞-液氮吸附-核磁共振法的中低阶煤孔裂隙联合表征
14
作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 杨迪 高志扬 王丹 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期19-31,共13页
目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区... 目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区间的全孔径分形维数表征方法,即孔径r<140 nm时,使用低温液氮吸附法的FHH模型表征;140≤r<1000 nm时,使用核磁共振模型表征;r≥1000 nm时,使用压汞法的Menger海绵模型表征。结果结果表明:XJ的中/大孔主要由开放孔构成,微/小孔主要由封闭孔和半封闭孔构成,其中,大孔对孔容的贡献率最高,达到94%以上,中孔是孔比表面积的主要贡献者,贡献率为40.58%,微/小孔和中孔较发育,大孔几乎不发育,微/小孔的孔隙连通性较差,中大孔隙的连通性较好;HB孔隙主要由半封闭孔构成,其中孔容中大孔占比最高,占比达97%以上,孔比表面积主要由小孔贡献,贡献率为58.33%,以微/小孔发育为主,中孔、大孔和裂隙相对不发育,孔隙连通性较差;低温液氮吸附法的DFT模型可以得到XJ最发育的孔径为10~12 nm,HB最发育的孔径为1~4 nm;r<140 nm时,HB的内分形维数明显大于XJ的,此孔径范围内HB的非均质性比XJ的更强,孔隙结构更复杂;r>140 nm时HB的分形维数小于XJ的,此孔径范围内XJ的孔隙结构比HB的更复杂。结论研究结果揭示了中低阶煤储层孔隙分布规律,为中低阶煤层的裂隙扩展和瓦斯运移提供理论指导。 展开更多
关键词 中低阶煤 孔径分布 孔隙特征 分形维数 联合表征
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基于灰色理论-BP神经网络的煤层瓦斯含量预测研究 被引量:10
15
作者 李长兴 魏国营 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第5期128-131,共4页
煤层瓦斯含量是矿井瓦斯灾害防治的主要参数之一,影响其分布特征的地质因素有很多。利用灰色理论的灰色关联分析法对选取的8个影响煤层瓦斯含量的地质因素进行了分析,筛选出断距、埋深、基岩厚度以及挥发分4个主要影响因素,并将其作为B... 煤层瓦斯含量是矿井瓦斯灾害防治的主要参数之一,影响其分布特征的地质因素有很多。利用灰色理论的灰色关联分析法对选取的8个影响煤层瓦斯含量的地质因素进行了分析,筛选出断距、埋深、基岩厚度以及挥发分4个主要影响因素,并将其作为BP神经网络模型的输入端建立了煤层瓦斯含量预测模型。对该预测模型进行训练与仿真检验,并与传统的多元线性回归预测方法进行比较分析。 展开更多
关键词 瓦斯含量 地质因素 灰色关联分析 BP神经网络
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深部低阶煤瓦斯吸附特性核磁共振试验研究 被引量:5
16
作者 刘佳佳 贾改妮 +1 位作者 陈守奇 马权 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期68-73,共6页
为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过... 为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过程T2谱曲线有3个特征峰(吸附峰、游离峰、自由态瓦斯峰);不同瓦斯压力下,瓦斯吸附总量均随吸附时间的增加而增加,直至保持不变,瓦斯吸附速度先增加后减小;不同瓦斯压力下,深部低阶煤吸附孔的瓦斯吸附量随着吸附时间的增加先增加后保持不变,吸附态瓦斯量与瓦斯压力的关系呈双曲线函数分布,瓦斯压力越大,低阶煤中瓦斯达到吸附平衡时间越长。研究成果对深部低阶煤的煤层气勘探开发和瓦斯抽采具有重要指导意义。 展开更多
关键词 低阶煤 瓦斯吸附 核磁共振 T2谱 吸附孔
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煤体水力压裂过程复电性频散响应特征实验研究
17
作者 雷东记 刘丽英 +1 位作者 贾子强 刘宁 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期48-55,共8页
目的 为研究水力压裂过程煤体复电性频散响应特征,方法 实测水力压裂煤体的复电阻实部R和虚部X,分析其变化以判断煤体内部裂隙发育进程,并用激发极化理论分析其频散特征。结果 结果表明:(1)水力压裂过程中,每个压力点煤体实部频散曲线... 目的 为研究水力压裂过程煤体复电性频散响应特征,方法 实测水力压裂煤体的复电阻实部R和虚部X,分析其变化以判断煤体内部裂隙发育进程,并用激发极化理论分析其频散特征。结果 结果表明:(1)水力压裂过程中,每个压力点煤体实部频散曲线随频率变化均呈“三段式”型,虚部均呈“U”型;实部频散曲线随水压变化呈“先上移,后下移,压裂时大幅度下移”趋势。(2)虚部极值点可以敏感反应小范围弹性变形和剪切破坏造成的阻值变化,极值点频率能识别较大范围的剪切破坏,可作为预测煤体破裂的有效指标。(3)水力压裂过程中,由于煤体固气固交界面发生激发极化,煤体实部和虚部随频率出现“三段式”和“U”型变化。(4)由于煤体压裂先出现弹性变形,随后出现剪切破坏,最终煤体含水导电通道完全贯通,实部频散曲线随水压变化呈“先增大,后减小,压裂时迅速下降”趋势。结论 采用复电阻率法监测煤体水力压裂过程中的复电参数随水压变化规律并判断煤体裂隙发育进程,运用激发极化理论分析煤的水力压裂复电参数随水压和交流电频率变化的响应特征,为煤层频谱激电法在评价煤层裂隙和压裂效果奠定实验基础。 展开更多
关键词 复电阻率法 水力压裂 响应特征 频散机理 激发极化
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瓦斯赋存影响因素的AHPSO-BP预测与权重分析
18
作者 刘擎 魏国营 《煤炭技术》 CAS 2020年第10期78-81,共4页
为深入研究宝雨山矿瓦斯赋存规律,依据矿井构造和瓦斯赋存条件,以鲁沟背斜为界,将矿井分为东西2个瓦斯地质单元。并利用改进的粒子群算法(PSO)优化BP神经网络模型,通过优化后的模型定量化表述不同瓦斯地质单元瓦斯赋存影响因素权重大小... 为深入研究宝雨山矿瓦斯赋存规律,依据矿井构造和瓦斯赋存条件,以鲁沟背斜为界,将矿井分为东西2个瓦斯地质单元。并利用改进的粒子群算法(PSO)优化BP神经网络模型,通过优化后的模型定量化表述不同瓦斯地质单元瓦斯赋存影响因素权重大小。结果表明:改进后的AHPSO-BP神经网络预测模型与标准BP神经网络预测模型对比,具有预测精度高、收敛速度快,运行结果相对稳定等优点:顶板砂地比是影响矿井瓦斯赋存的主控因素,东、西部瓦斯地质单元中煤厚对瓦斯赋存影响差别较大,底板砂地比和褶皱复杂系数对瓦斯赋存影响较小。 展开更多
关键词 瓦斯赋存 瓦斯地质单元 AHPSO-BP神经网络 权重
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煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型 被引量:70
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作者 李志强 刘勇 +1 位作者 许彦鹏 宋党育 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期633-643,共11页
为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规... 为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规律惟一。经典扩散模型不能准确描述瓦斯扩散全过程,误差极大,进而发现了煤粒瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了煤粒多尺度孔隙分布的新物理模型,新模型假设煤粒中孔隙呈非均质多尺度形态分布,并具有自相似分形结构,这种多尺度分形结构孔隙决定了煤粒扩散系数的多级分布,进而决定了瓦斯宏观扩散力学机理,即,煤体由表及里,孔隙由大到小分级分布,其扩散系数亦相应的由大到小逐级递减。扩散初期,瓦斯从扩散系数较大的大孔隙中快速逸出,扩散后期,从扩散系数较小的小孔隙中慢速逸出,直至深达微孔内部。正是这种逐级递减的孔隙形态及相应的多级扩散系数分布,形成了瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的扩散机理。根据这一物理假设,引入初始扩散系数D0、扩散系数衰减系数β两个参数反映扩散系数动态衰减特征,提出了动扩散系数数学模型,经200余组数据检验,新模型能较准确描述各条件下的煤粒瓦斯(CH4,CO2,N2)扩散全过程。新模型涵盖了经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型,将其推广到了多孔隙维度,并能解释经典单孔隙扩散模型出现的问题,新模型在准确性、简单性、解释性、预测性上优于国外双孔隙模型及其它经验公式。多尺度动扩散系数扩散模型为准确计算瓦斯(煤层气)含气量、储量、突出预测指标,解释各种条件下的瓦斯扩散机理提供了新物理模型和计算新方法。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 扩散模型 扩散系数 动态
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基于工业CT扫描的瓦斯压力影响下含瓦斯煤裂隙动态演化特征 被引量:36
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作者 王登科 张航 +5 位作者 魏建平 吴岩 张宏图 姚邦华 付建华 赵立桢 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3550-3564,共15页
为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了... 为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了含瓦斯煤的数字化模型,运用图像分析处理软件对数字化模型进行了裂隙结构的精确提取,实现了含瓦斯煤内部裂隙结构空间形态的可视化展布,并结合分形理论对含瓦斯煤内部裂隙结构进行了定性和定量分析。研究结果表明:围压一定时,不同瓦斯压力下受载含瓦斯煤的全应力-应变曲线变化趋势大致相同,均经历了5个变形阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段和残余变形阶段,含瓦斯煤的峰值强度、弹性模量和残余强度均随瓦斯压力的增大而线性减小;全应力-应变过程中,在瓦斯压力作用下,含瓦斯煤二维裂隙的分形维数和裂隙像素比变化趋势基本一致,呈现出先减少(或不变)后加速增大再增速放缓的变化规律;含瓦斯煤三维裂隙的裂隙率、裂隙密度和三维分形维数变化趋势基本一致,均呈现出缓慢下降、缓慢增长和急剧增长的三阶段式演化规律;破坏失稳后,含瓦斯煤裂隙像素比和二维分形维数随瓦斯压力的增加而线性增大,并且含瓦斯煤的裂隙密度、裂隙率和三维分形维数也随之线性增加;瓦斯气体的存在促进了受载含瓦斯煤的裂隙扩展和贯通,二维裂隙和三维裂隙的数量及网络复杂程度随着瓦斯压力的升高均增大;吸附瓦斯的非力学作用和游离瓦斯的气楔膨胀作用共同导致了含瓦斯煤力学性质的整体弱化。 展开更多
关键词 裂隙动态演化 瓦斯压力 工业CT扫描 三维数字重构 分形维数
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