复合煤层钻孔初始瓦斯涌出特性研究

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作者 林华颖 田世祥 +4 位作者 焦安军 宋凯 许石青 谢红飞 衡献伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期143-149,共7页

为研究单一性质与复合煤层钻孔初始瓦斯涌出曲线的差异性,采用Comsol Multiphysics模拟钻孔过程中的初始瓦斯涌出曲线,运用煤层模拟装置与连续流量法测定设备监测了三组钻孔初始瓦斯涌出数据,研究了不同性质煤层钻进过程中瓦斯涌出量随... 为研究单一性质与复合煤层钻孔初始瓦斯涌出曲线的差异性,采用Comsol Multiphysics模拟钻孔过程中的初始瓦斯涌出曲线,运用煤层模拟装置与连续流量法测定设备监测了三组钻孔初始瓦斯涌出数据,研究了不同性质煤层钻进过程中瓦斯涌出量随钻进深度的变化规律。研究结果表明:破碎带内瓦斯瞬时流速为正常流速的19倍;钻孔瓦斯集中于钻杆前部,且在暴露2 s后涌出速度迅速下降;整体钻进距离与钻孔初始瓦斯涌出量曲线存在明显的单调递增函数关系,不过随着时间推移,其增长速率逐渐减缓,这一结论在后续海孜煤矿和威奢煤矿的实验中也得到了验证。采用汇丰煤样对复合煤层(硬煤内部局部存在软煤)进行钻孔初始瓦斯涌出量测定,发现瓦斯曲线异常区域初始瓦斯涌出量的变化趋势与数值模拟相似,异常区域峰值高于正常值2.96倍,这表明该参数对复合煤层具有敏感性。 展开更多

关键词 复合煤层 初始瓦斯涌出量 连续流量法 数值模拟

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基于RS与GIS技术的喀斯特煤矿区生态环境质量评价:以盘州市为例 被引量：5

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作者 刘发勇 田祥贵 何林 《中国矿业》 北大核心 2024年第2期63-68,共6页

针对喀斯特煤矿区特殊的地质环境特点,综合考虑影响生态环境质量的因素,选取与煤矿开采活动关联的指标因子,建立喀斯特煤矿区生态环境质量综合评价指标体系。通过对评价指标的分级处理,利用RS与GIS技术对指标因子进行单一评价分析,并在A... 针对喀斯特煤矿区特殊的地质环境特点,综合考虑影响生态环境质量的因素,选取与煤矿开采活动关联的指标因子,建立喀斯特煤矿区生态环境质量综合评价指标体系。通过对评价指标的分级处理,利用RS与GIS技术对指标因子进行单一评价分析,并在ArcGIS栅格数据空间叠加分析计算的支持下,采用综合指数法和层次分析法对盘州市生态环境质量进行综合评价,从而得到盘州市喀斯特煤矿区的生态环境质量等级。评价结果显示,盘州市生态环境质量大部分较好,优良等级占比达75.03%,但部分区域山高坡陡、植被覆盖度低及煤矿开采区相对应的生态环境情况较差;在生态环境保护及经济发展的规划中应以生态环境质量较差的区域为主,加强矿山土地复垦、植树造林等一系列生态恢复措施。在综合评价时引入生态环境质量网格化评价方法,通过一定范围内生态环境质量等级面积及权重的定量计算,为区域生态环境质量评价提供参考。 展开更多

关键词 喀斯特煤矿区 生态环境质量 GIS技术 指标体系 生态修复

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黔西煤储层孔隙结构特征与储气性研究:以戴家田煤矿D1井为例 被引量：5

3

作者 包庆林 邓恩德 +1 位作者 马子杰 姜秉仁 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1532-1544,共13页

煤储层的微观孔隙是烃类气体赋存的主要位置,其微观孔隙结构特征对储气能力具有重要影响。研究煤储层孔隙及储气性对煤层气开采层段选取和瓦斯治理保护层选择具有基础性意义。黔西地区煤炭及煤层气资源丰富,但尚未见对煤储层孔隙结构特... 煤储层的微观孔隙是烃类气体赋存的主要位置,其微观孔隙结构特征对储气能力具有重要影响。研究煤储层孔隙及储气性对煤层气开采层段选取和瓦斯治理保护层选择具有基础性意义。黔西地区煤炭及煤层气资源丰富,但尚未见对煤储层孔隙结构特征及储气性研究。基于此,本文选取黔西织纳煤田戴家田矿D1井的二叠系龙潭组煤岩样品为研究对象,综合运用场发射扫描电镜、高压压汞、低温N_(2)吸附及高温等温吸附等实验手段,对各煤层孔隙结构特征进行分析,并探讨煤储层孔隙结构特征对储气性的影响。结果表明研究区龙潭组煤储层微观孔隙类型多样,微孔、小孔、中孔和大孔均有发育,且不同煤样孔隙的种类、形态和成因类型存在差异,微孔的比表面积与CH_(4)最大吸附气量和现场解吸气量均呈现一定的正相关性,对CH_(4)吸附能力起到决定性作用。此次研究发现研究区14煤和27煤储气性较好,资源潜力较大,可考虑作为煤层气地面开采优质层段。 展开更多

关键词 黔西地区 龙潭组 煤层气 孔隙结构 储气性

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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

4

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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中厚煤层坚硬顶板切顶卸压自成巷切顶效果及应用研究 被引量：28

5

作者 杨威 周谢康 +4 位作者 祖自银 但伸富 曹俊才 马振乾 许飙 《煤炭工程》 北大核心 2021年第11期48-52,共5页

切顶卸压沿空留巷是提高煤炭采出率和减少巷道万吨掘进率的关键技术,以红林煤矿39114工作面为工程背景,基于理论分析和数值模拟分析了巷道临空侧切顶与未切顶巷道围岩应力、位移的变化规律,揭示了留巷围岩垂直应力与顶板层位、工作面距... 切顶卸压沿空留巷是提高煤炭采出率和减少巷道万吨掘进率的关键技术,以红林煤矿39114工作面为工程背景,基于理论分析和数值模拟分析了巷道临空侧切顶与未切顶巷道围岩应力、位移的变化规律,揭示了留巷围岩垂直应力与顶板层位、工作面距离之间的相互关系。研究结果表明:超前工作面临空侧帮部切顶后的应力峰值由21.91MPa降至20.43MPa,降低了1.48MPa,且在帮部2m处卸压幅度最大;滞后工作面15m范围内,实体煤帮切顶后应力峰值有所降低,应力集中区域位于实体煤帮4m~6m范围内,且应力峰值降低的幅度与滞后工作面的距离呈正相关;切顶后巷道顶板下沉量普遍减小,最大下沉量由756mm下降至552mm,减小了204mm,在现场进行了工业性试验,巷道留巷后,能满足下区段服务要求,对中厚煤层坚硬顶板切顶卸压自成巷技术推广具有借鉴意义。 展开更多

关键词 坚硬顶板 切顶卸压 围岩应力 巷道支护 围岩控制

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含裂隙煤样受载破坏过程视电阻分布特征 被引量：3

6

作者 刘强 邱黎明 +4 位作者 祖自银 罗卫东 韦善阳 程肖禾 殷山 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期731-738,共8页

为探究煤体破坏过程视电阻率变化规律,建立了煤岩视电阻率加载测试系统,测试了煤样在分级加载破坏过程的视电阻率变化规律,分析了视电阻率与应力之间的对应关系,揭示了煤体损伤破坏视电阻率响应机理。结果表明:煤体内部不同区域视电阻... 为探究煤体破坏过程视电阻率变化规律,建立了煤岩视电阻率加载测试系统,测试了煤样在分级加载破坏过程的视电阻率变化规律,分析了视电阻率与应力之间的对应关系,揭示了煤体损伤破坏视电阻率响应机理。结果表明:煤体内部不同区域视电阻率分布不均匀,视电阻率阻值高低与煤体孔隙分布联系紧密;煤样加载过程中高阻值区域阻值变化与电阻仪测量结果一致,呈现先减后增变化趋势,低阻值区域视电阻率变化较小;煤体内部裂隙在载荷作用下的不规则扩展是煤体电阻率变化的主要原因;高阻值区域为裂隙较多区域,在应力作用下更容易发生裂隙扩展,视电阻率变化明显,最终发生拉伸破坏;低阻值区域为低阻值区域对应裂隙较少区域,在相同载荷作用下裂隙扩展较少,视电阻率变化不明显,最终发生剪切破坏。 展开更多

关键词 煤体破坏 视电阻率 分级加载 响应机理

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聚羧酸减水剂对粉煤灰基浆料水化进程调控机制 被引量：1

7

作者 褚睿智 严耀其 +3 位作者 杨威 罗卫东 任万兴 孟献梁 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期190-197,共8页

粉煤灰基喷浆材料的流动性对实际工程应用有重要作用,为探究减水剂对粉煤灰基浆料流动性的调控机制,通过减水率、流动度、凝结时间、浆体黏度和剪切应力等表征,比较了不同减水剂掺量对浆体流动性能的影响,并筛选出最佳减水剂及用量。采... 粉煤灰基喷浆材料的流动性对实际工程应用有重要作用,为探究减水剂对粉煤灰基浆料流动性的调控机制,通过减水率、流动度、凝结时间、浆体黏度和剪切应力等表征,比较了不同减水剂掺量对浆体流动性能的影响,并筛选出最佳减水剂及用量。采用水化热测定仪、X射线衍射和扫描电子显微镜,探究了聚羧酸减水剂(PCE)对粉煤灰基浆料水化进程与时间的变化规律,提出了PCE对喷浆材料的水化机理。结果表明,PCE对粉煤灰基浆料流动性能改善最明显,饱和掺量为0.6%时,减水率可达29.3%;流动度由113 mm延伸至351 mm;初凝时间由32 min延长至149 min,终凝时间由42 min延长至182 min,出现明显缓凝现象。在早期水化进程中,PCE吸附作用会抑制C3A溶解,阻碍钙矾石(AFt)生长并改变其晶型。同时PCE络合作用会与Ca^(2+)结合成络合物,影响Ca(OH)2生成,延缓Ca^(2+)富集过程,延长诱导期。C3S的水化也受到抑制,使C-S-H成核数量减少,降低了第二水化放热峰。到水化进程中后期PCE的抑制作用失效,材料力学强度逐渐提升。PCE仅能延缓材料早期的水化进程,但对中后期的水化进程无影响。 展开更多

关键词 聚羧酸减水剂 水化进程 喷浆材料 诱导期 流动性

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基于分形维数的巷道围岩裂隙演化规律研究 被引量：11

8

作者 丁万奇 马振乾 +3 位作者 祖自银 谢红飞 杨威 陈川 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期167-174,共8页

为探究泥质巷道受水平应力及动力扰动影响下的围岩裂隙演化规律,以盘州市山脚树矿226轨道石门为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、分形理论分析等研究方法,对动力扰动下泥质巷道的变形破坏特征、围岩裂隙演化规律、围岩裂隙分形演... 为探究泥质巷道受水平应力及动力扰动影响下的围岩裂隙演化规律,以盘州市山脚树矿226轨道石门为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、分形理论分析等研究方法,对动力扰动下泥质巷道的变形破坏特征、围岩裂隙演化规律、围岩裂隙分形演化特征等问题展开研究。结果表明:动力扰动前,巷道裂隙区和塑性区扩展范围随侧压系数的增加而逐步增大,巷道发生较大变形;受扰动后,随侧压系数的增加,围岩裂隙密度逐步增大,浅部裂隙扩展贯通并逐步延展至深部,巷道裂隙区和塑性区呈现全面不规则扩展。在扰动影响下,巷道围岩裂隙的分形维数较扰动前表现出明显的升维现象,随着侧压系数的增加,裂隙网络更为复杂,浅部裂隙进一步向深部蔓延,使岩体破裂程度更大,导致巷道发生严重变形破坏。 展开更多

关键词 泥质巷道 数值模拟 侧压系数 分形 裂隙 动力扰动

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基于LSTM的瓦斯浓度预测与防突预警系统设计 被引量：14

9

作者 兰海平 张志刚 +2 位作者 徐再刚 田祥贵 张少超 《矿业安全与环保》 北大核心 2023年第2期64-70,共7页

为了对瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故进行提前预警,建立了数据预处理、瓦斯浓度预测模型,研发了具有三级判识标准和流程的预警系统。通过基于LSTM算法的瓦斯浓度数据训练解决深度学习中的梯度消失与梯度爆炸,通过瓦斯特征分析反映瓦斯浓... 为了对瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故进行提前预警,建立了数据预处理、瓦斯浓度预测模型,研发了具有三级判识标准和流程的预警系统。通过基于LSTM算法的瓦斯浓度数据训练解决深度学习中的梯度消失与梯度爆炸,通过瓦斯特征分析反映瓦斯浓度时空相关性,通过研究样本时长、预测时长与预测精度之间的关系得出最优预测方法。结果表明:当子样本时间长度为1.0 h时,5 min的超前预测精度最高,符合1%的评判标准;当子样本的时间长度为1.5 h时,超前预测10 min和15 min的精度最高且符合评判标准;当子样本时间长度为2.0 h时,需要超前预测20 min才符合标准。瓦斯浓度预测分析与防突预警系统能够反映煤巷掘进过程中瓦斯浓度的变化规律并进行瓦斯浓度预测和实时防突预警,为安全高效的瓦斯防治工作提供技术支撑。 展开更多

关键词 瓦斯浓度预测 防突预警 记忆神经网络 预测精度 数据训练

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黔西地区石炭系页岩气成藏地质特征及含气性影响因素 被引量：5

10

作者 姜秉仁 邓恩德 +2 位作者 杨通保 韩明辉 马子杰 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期629-638,646,共11页

石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍... 石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍射、覆压孔渗、场发射扫描电镜、液氮吸附、现场解吸、高压等温吸附等实验手段开展系统研究。旧司组泥页岩有机质类型以Ⅱ型为主,有机碳含量较高,处于过成熟早期阶段;矿物组成以石英和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,有利于后期压裂改造;储层为特低孔、特低渗,微观孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,微观孔隙孔径较小,纳米级孔隙非常发育,比表面积和总孔体积较大,具备较好的页岩气富集与保存条件;现场解吸总含气量较高,平均为1.95 m^(3)/t,吸附能力较强,吸附气量平均为3.10 m^(3)/t,显示出良好的含气性;泥页岩吸附气量与TOC、R_(o)、黏土矿物含量、孔隙度、比表面积及总孔体积呈较好的正相关性,与平均孔径呈负相关。 展开更多

关键词 页岩气 成藏特征 含气性 旧司组 石炭系 黔西地区

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地铁空间典型灾变场景多场响应规律 被引量：2

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作者 邱黎明 尤秋菊 +5 位作者 何学秋 刘强 宋大钊 王远 王立涛 陈峥 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期952-962,共11页

为研究城市地铁运行过程中潜在坍塌、火灾、水害等工程灾变对地铁空间安全性的影响,基于Fluent软件研究了多灾变条件下风速场、压力场、温度场的响应规律,揭示了多场响应机制,并提出相应的防控措施。结果表明:坍塌区域后方风速和风压减... 为研究城市地铁运行过程中潜在坍塌、火灾、水害等工程灾变对地铁空间安全性的影响,基于Fluent软件研究了多灾变条件下风速场、压力场、温度场的响应规律,揭示了多场响应机制,并提出相应的防控措施。结果表明:坍塌区域后方风速和风压减小;火灾发生后地铁空间风速和风压显著下降,火源与出风口之间温度急剧上升,升温10 K以上的区域半径超过10 m;水灾发生后地铁空间风速和风压升高,温度降低,越靠近出风口温度越低,最高降温2 K左右,但地铁边界处可降温15 K。地铁空间多灾变响应机制在于:坍塌导致地铁空间内形成风障,堵塞通风路径;火灾导致空气发热膨胀,在背风向形成不均匀分布;水灾使得地铁空间总体减小,风速、风压升高,而水的低温特性及风流作用导致环境温度出现不同的降低幅度。对于坍塌事故,需要及时清除坍塌区域,减少通风阻力;对于火灾事故,应重点防控灾变发生后温度的升高;对于水灾事故,在排水时应重视地铁空间温度的变化。研究结果对地铁灾变机制分析及现场救援具有理论价值。 展开更多

关键词 地铁空间 坍塌 火灾 水害 多场响应规律

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黔西北地区石炭系祥摆组页岩微观孔隙结构及分形特征 被引量：1

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作者 姜秉仁 邓恩德 +1 位作者 韩明辉 马子杰 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1065-1073,共9页

为研究海相含煤地层页岩的微观孔隙特征,选取黔西北地区石炭系祥摆组页岩作为研究对象,利用扫描电镜(SEM)和液氮吸附实验研究孔隙特征,同时研究其分形特征,并探讨孔隙结构的影响因素。研究结果表明:研究区石炭系祥摆组页岩在扫描电镜下... 为研究海相含煤地层页岩的微观孔隙特征,选取黔西北地区石炭系祥摆组页岩作为研究对象,利用扫描电镜(SEM)和液氮吸附实验研究孔隙特征,同时研究其分形特征,并探讨孔隙结构的影响因素。研究结果表明:研究区石炭系祥摆组页岩在扫描电镜下可观察到4类微观孔隙(粒内孔、粒间孔、有机质孔、微裂缝),其中微裂缝、有机质孔发育较丰富,具有较强的生成烃类气体能力和良好的储集性能;液氮吸附等温线在形态上呈反“S”形,表明中孔在微观孔隙中最为发育,滞后回线类型主要为H2型的细颈广体的墨水瓶孔;BJH总孔体积和BET比表面积值均较大,平均值分别为0.0155 cm^(3)/g和13.20 m^(2)/g,平均孔径为6.22 nm,纳米级微观孔隙大量发育,为烃类气体提供丰富的储集空间;页岩样品微观孔隙结构分形维数D较大,主体大于2.7232,反映出孔隙结构复杂、非均质性较强;BET比表面积与TOC、石英含量呈一定的负相关性,与分形维数呈一定的正相关性;平均孔径值与石英含量正相关性较好,与分形维数负相关性较好,与黏土矿物含量呈一定的负相关性。石炭系祥摆组页岩微观孔隙的BET比表面积较大、平均孔径较小,微观孔隙结构较为复杂。 展开更多

关键词 黔西北 祥摆组 富有机质页岩 微观孔隙结构 分形理论

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