胡家河井田煤层气等压吸附/解吸特征研究 被引量：5

1

作者 马东民 张辉 +4 位作者 王贵荣 杨建强 白怀东 索根喜 徐建民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第4期119-123,共5页

为了促进彬长矿区胡家河井田低煤阶煤层气开发实践,核定采收率,对4号煤层进行了样品采集、加工,完成了不同温度煤层气吸附/解吸试验,利用吸附/解吸结果绘制吸附等压线。结果表明:吸附量随着温度的升高而减小,低压阶段解吸滞后明显,高压... 为了促进彬长矿区胡家河井田低煤阶煤层气开发实践,核定采收率,对4号煤层进行了样品采集、加工,完成了不同温度煤层气吸附/解吸试验,利用吸附/解吸结果绘制吸附等压线。结果表明:吸附量随着温度的升高而减小,低压阶段解吸滞后明显,高压阶段解吸过程与吸附过程可逆;CH_4吸附量与温度的关系可用二次函数表征,当温度大于临界温度(-82.6℃)时,最大吸附量沿抛物线分布;温度低于临界温度时,最大吸附量沿直线分布;最后得出CH_4吸附量的计算方法,解决了采收率核定时低阶煤含气量测试数据不准的问题。 展开更多

关键词 煤层气 吸附 解吸 吸附等压线 吸附量

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彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价 被引量：4

2

作者 王传涛 马东民 +1 位作者 夏玉成 刘鹏程 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期86-91,共6页

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤... 大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数,通过计算评价值对4上煤和4号煤储层进行了综合评价,评价结果与实际煤层气产能情况一致,即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发,DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价,认为在储层强化措施一致的情况下,井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时,研究结果对大佛寺井田4上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。 展开更多

关键词 大佛寺井田 低煤阶煤 隶属函数 储层评价

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榆神矿区工作面煤层顶板导水裂隙带特征 被引量：4

3

作者 姜万明 薛雄飞 +4 位作者 马壮 胡志华 刘桂璋 吉勇 李方典 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期123-134,共12页

为探测导水裂隙带发育特征及高度,以榆神矿区西南部30201工作面为研究对象,采用钻孔水文观测、岩芯地质、物理测井、直流电法、密集分布式光纤感测相结合的导水裂隙带探测技术以及数值模拟,对导水裂隙带发育高度及特征进行研究。结果表... 为探测导水裂隙带发育特征及高度,以榆神矿区西南部30201工作面为研究对象,采用钻孔水文观测、岩芯地质、物理测井、直流电法、密集分布式光纤感测相结合的导水裂隙带探测技术以及数值模拟,对导水裂隙带发育高度及特征进行研究。结果表明:工作面裂隙带发育高度为135.00 m,裂采比为21.43,冒落带发育高度为66.38 m,冒采比为10.5,弯曲下沉带高度为94.87 m;呈现出沿工作面倾向导水裂隙带在巷道发育最小,在工作面中心位置发育最大的“拱形”形态,冒落带在工作面中心位置发育最大,在巷道位置发育最小的特征;数值模拟精度与建立模型的地质条件参数密切相关,数值模拟与现场实测结果基本吻合。 展开更多

关键词 导水裂隙带 现场实测 物理测井 岩芯地质 密集分布式光纤

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基于砂化层破碎带冲蚀—渗流耦合模型的多孔介质水-砂混合流运移规律研究 被引量：1

4

作者 王路 张东升 +4 位作者 李强 韩学森 熊鹏辉 谢勇 王嗣桐 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期136-144,共9页

为研究砂化层岩石破碎带水砂溃涌现象的时空演化机理,基于非达西渗流边界、岩石基质冲蚀、固相质量转化及动量传递关系,构建砂化层破碎带冲蚀—渗流耦合模型,建立多孔介质水-砂渗流子模型与砂化层破碎带岩石基质动力冲蚀子模型间的全耦... 为研究砂化层岩石破碎带水砂溃涌现象的时空演化机理,基于非达西渗流边界、岩石基质冲蚀、固相质量转化及动量传递关系,构建砂化层破碎带冲蚀—渗流耦合模型,建立多孔介质水-砂渗流子模型与砂化层破碎带岩石基质动力冲蚀子模型间的全耦合关系,并给出了二维平面渗流条件下的控制方程。基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件进行了空间域和时间域的求解,结果表明:流入相与孔隙空腔混合流含砂率的不同对水砂混合流的运移行为影响显著,含砂率差距越大其渗流特征差异越明显;砂化层破碎带水砂驱替过程经历了缓慢渗流—混合流剧烈溃涌—稳态层流3个阶段。模型特征在斜井穿砂化层工程现场得到验证,并开展了防水治砂工程实践。 展开更多

关键词 砂化层 冲蚀—渗流耦合 斜井支护 防治水 注浆

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超厚煤层成因机制研究进展 被引量：22

5

作者 王东东 邵龙义 +3 位作者 刘海燕 邵凯 于得明 刘炳强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1487-1497,共11页

为了研究超厚煤层(厚度大于40 m)的形成机制,许多煤地质学家进行了较为深入的研究,获得了丰硕的成果。传统的煤地质学理论认为,泥炭沼泽水面上升速度与植物遗体堆积速度长期处于均衡补偿状态便可以形成厚煤层,甚至厚度达数百米。将这些... 为了研究超厚煤层(厚度大于40 m)的形成机制,许多煤地质学家进行了较为深入的研究,获得了丰硕的成果。传统的煤地质学理论认为,泥炭沼泽水面上升速度与植物遗体堆积速度长期处于均衡补偿状态便可以形成厚煤层,甚至厚度达数百米。将这些厚煤层按照一定的压缩比例恢复成泥炭厚度,则可达数千米;然而现今见到的单层泥炭厚度最厚不超过20 m;这种超厚煤层成因解释势必造成古代和现代泥炭堆积之间的巨大矛盾。异地堆积成因模式,从泥炭(煤)再搬运的角度解释了一些超厚煤层的成因,这些超厚煤层大都发育在断陷盆地内;多煤层叠加成因模式,从多期泥炭沼泽演化、泥炭层叠加的角度解释了一些超厚煤层的成因,这些超厚煤层大都发育在坳陷盆地内。这些模式可以用将今论古的思想解释现代和古代的泥炭沼泽发育特征的一致性。一个超厚煤层的形成,也可能是一种或多种成因机制共同作用的结果。然而,是否存在其他的成因模式,上述成因模式发育的控制因素和作用机理,如何准确而深入的挖掘超厚煤层内部蕴含的丰富地质信息,还有待于进一步深入研究。 展开更多

关键词 超厚煤层 均衡补偿 异地堆积 多煤层叠加 层内间断面 成因机制

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煤系地层合采气井生产动态预测及效果分析

6

作者 牛鸿波 刘己盛 +4 位作者 陈大勇 李鹏飞 徐智颢 鱼旭宏 孙政 《中国矿业》 北大核心 2025年第1期183-191,共9页

煤层、致密气储层上下叠置是煤系地层常见的地质构造,阐明上下叠置关系的煤层气-致密气合采井生产动态对煤系资源协同开发具有重要意义。首先研究煤层气、致密气单独开发下产气特征、产水特征与储层平均压力演化特征,接着通过井筒节点... 煤层、致密气储层上下叠置是煤系地层常见的地质构造,阐明上下叠置关系的煤层气-致密气合采井生产动态对煤系资源协同开发具有重要意义。首先研究煤层气、致密气单独开发下产气特征、产水特征与储层平均压力演化特征,接着通过井筒节点分析方法迭代计算变质量流情况下压降分布特征,以井筒压降为纽带耦合煤层、致密层层间压力相互干扰与各层产出特征,最后建立了“上煤层下致密层”叠置关系的合采井产气动态预测模型。分析了不同生产制度下合采井稳产能力与各层产出贡献演化规律,研究结果表明:①合采井稳产年限(平均2158 d)显著长于煤层气单独开发;②共用一套井筒的合采井累计产气量与多次钻井单独开发情况仅相差2.56%,显示了煤层气-致密气合采较强的经济效益;③由于煤层气前期单相排水的典型特征,煤层气对合采井产气的贡献呈现前期为零、后期缓慢升高的特征。 展开更多

关键词 煤系矿产 煤层气 致密气 合采 井筒两相流

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香根草生长对不同土壤水分条件的响应

7

作者 牛鸿波 祖鹏举 +3 位作者 曹满红 白璐璐 任明星 时鹏 《农业科学研究》 2025年第1期11-17,共7页

香根草以快速生长及强环境适应性成为弃土场生态快速修复的理想植物。土壤水分作为核心环境因子,对香根草的修复效能至关重要,土壤含水量将直接影响香根草的修复效果。设置4种土壤水分处理(W1:饱和田间持水量的80%;W2:60%;W3:40%;W4:前... 香根草以快速生长及强环境适应性成为弃土场生态快速修复的理想植物。土壤水分作为核心环境因子,对香根草的修复效能至关重要,土壤含水量将直接影响香根草的修复效果。设置4种土壤水分处理(W1:饱和田间持水量的80%;W2:60%;W3:40%;W4:前两个月80%,随后自然降至40%)进行为期3个月的室内培养试验,全面评估香根草对不同土壤含量的生理生态响应。结果表明:①香根草在4种不同的土壤水分条件下存活率均为100%,表现出极强的耐受性;②充分供水条件(W1)下,香根草的株高、株宽、相对叶绿素质量比、叶片氮质量比、根系平均根长均高于其他处理;③香根草的种植使土壤速效养分质量比有所提高,速效磷质量比与植物地下指标存在显著正相关关系,硝态氮质量比与植物干质量、鲜质量和株高存在显著正相关关系,铵态氮质量比与植物叶宽、相对叶绿素质量比和叶片氮质量比存在显著正相关关系。鉴于此,建议弃土场初期生态修复采用充分供水条件(W1),以促进香根草幼苗快速生长,优化生态修复效果。 展开更多

关键词 弃土场修复 土壤水分 香根草 生理生态特征 速效养分

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多元逐步回归分析法在煤层含气量预测中的应用 被引量：13

8

作者 陈小军 李鹏飞 +2 位作者 李萍 惠鹏 郭燕珩 《煤炭工程》 北大核心 2019年第2期106-111,共6页

煤层含气量是煤层气选区评价的重要指标,也是煤层气储量计算的重要参数。以大佛寺井田4#煤层为例,依据井田勘探阶段测试资料和煤层气井钻孔测试资料,通过相关性分析从诸多影响含气量因素中筛选出主控因素,优选运用多元逐步回归法结合主... 煤层含气量是煤层气选区评价的重要指标,也是煤层气储量计算的重要参数。以大佛寺井田4#煤层为例,依据井田勘探阶段测试资料和煤层气井钻孔测试资料,通过相关性分析从诸多影响含气量因素中筛选出主控因素,优选运用多元逐步回归法结合主控因素建立了4#煤层含气量的预测模型,其预测值与实测值基本相符。在此基础上对未知含气量钻孔进行预测并编制出大佛寺井田4#煤层含气量等值线图,为研究区煤层气资源评价和开发选区提供重要的指导。 展开更多

关键词 煤层含气量 多元逐步回归分析 预测模型 大佛寺井田

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尔林兔三号井田3~#煤层煤质特征分析 被引量：2

9

作者 陈小军 惠鹏 +3 位作者 李鹏飞 张林 刘海涛 张荣荣 《中国煤炭》 2019年第5期85-89,共5页

通过钻孔资料和样品测试数据,分析了尔林兔三号井田3~#煤层的煤岩特征、化学性质及工艺性能,并对煤的工业用途进行了评价分析。分析结果表明,尔林兔三号井田3~#煤层煤的宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型煤,煤岩组分以亮煤和暗煤为主;... 通过钻孔资料和样品测试数据,分析了尔林兔三号井田3~#煤层的煤岩特征、化学性质及工艺性能,并对煤的工业用途进行了评价分析。分析结果表明,尔林兔三号井田3~#煤层煤的宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型煤,煤岩组分以亮煤和暗煤为主;有机显微组分主要为镜质组,无机显微组分以碳酸盐矿物为主。该井田煤炭具有:特低灰、特低硫、中高挥发分、低磷、低氟、特低氯的特征,具有高发热量、无黏结性、弱结渣性、高热稳定性、中含油、化学反应性较差和易洗选等工艺性能;煤灰属硅铝型,灰熔融性较低。综合以上研究认为,该类煤是很好的化工用煤和动力用煤,可制作活性炭和水煤浆等,并可以广泛应用于冶金,是高耗能工业的理想原料,同时也是炼钢工业高炉喷吹的理想原料。 展开更多

关键词 煤岩特征 煤质特征 可选性 工业用途

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基于蜣螂算法优化的投影寻踪生态环境评价方法构建 被引量：1

10

作者 刘英 范雅慧 +8 位作者 衡文静 许萍萍 岳辉 毕银丽 牛鸿波 田少国 祖鹏举 曹满红 董起广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2799-2810,共12页

矿山开采会破坏和占用大量土地资源,对生态环境造成持久的负面影响,因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量,以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据,通过计算绿度(Normalized ... 矿山开采会破坏和占用大量土地资源,对生态环境造成持久的负面影响,因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量,以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据,通过计算绿度(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、湿度(Humidity Index,WET)、热度(Land Surface Temperature,LST)、干度(Normalized Differential Build-up and bare Soil Index,NDBSI)4项生态指标,并采用基于果蝇优化算法的投影寻踪(Fruit Fly Optimization Algorithm-Projection Pursuit Clustering,FOA–PPC)、基于粒子群优化算法的投影寻踪(Particle Swarm Optimization-Projection Pursuit Clustering,PSO–PPC)、基于灰狼优化算法的投影寻踪(Grey Wolf Optimizer-Projection Pursuit Clustering,GWO–PPC)和基于蜣螂优化算法的投影寻踪(Dung Beetle Optimizer-Projection Pursuit Clustering,DBO–PPC)4种群智能优化算法构建矿区生态环境质量评价方法,并利用平均相关度进行精度验证。结果表明:①DBO–PPC模型的平均相关度和类内聚集度均高于PSO–PPC模型、FOA–PPC模型和GWO–PPC模型,且与EI指数更接近,表明DBO–PPC能更好的评估研究区生态环境;②基于DBO–PPC模型的张家峁矿区2000—2023年生态环境质量均值为0.4,生态环境质量以差和较差等级为主,面积占比约55.94%,空间上呈西部差东部好,常家沟水库的生态环境在研究期内表现为优等级,矿区东北部和中部区域的生态环境较好,植被覆盖较多;③矿区发生沉陷面积占比为81.28%,沉陷最大值达−0.15 m;采区发生沉陷现象面积占比明显高于矿区,占采区面积的89.56%,生态环境质量以−0.0004的速率下降,表明采矿活动使得研究区的地表发生了沉陷,进而影响到生态环境。综上所述DBO–PPC模型在监测评价矿区生态环境质量方面具有较强的合理性,从而为矿区生态环境可持续发展提供技术手段。 展开更多

关键词 群智能优化算法 投影寻踪 DBO–PPC 生态环境评价

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自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响 被引量：2

11

作者 牛鸿波 田少国 +8 位作者 祖鹏举 曹满红 曲少东 董起广 李冰倩 姜泽玉 毕银丽 刘英 岳辉 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期157-166,共10页

为了识别自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响,以黄土高原为研究区,基于GEE平台和MODIS数据获取区域内2003-2022年的遥感生态指数(RSEI),利用随机森林识别自然因素和人为干扰因素对RSEI变化的驱动作用。结果表明:近20年... 为了识别自然和人为干扰因素对黄土高原生态环境质量变化的影响,以黄土高原为研究区,基于GEE平台和MODIS数据获取区域内2003-2022年的遥感生态指数(RSEI),利用随机森林识别自然因素和人为干扰因素对RSEI变化的驱动作用。结果表明:近20年内,(1)黄土高原的生态环境质量轻微改善,以0.002/a的速率增加,且生态环境质量空间分布总体呈由东南向西北递减的趋势,空间分布异质性较大,整体表现为良;蒙陕矿区和山西矿区大部分区域,以及黄陇矿区和宁东矿区的生态环境质量改善较为明显,占比分别为40.5%、25.7%、14.6%和19.9%,山西矿区和豫西矿区部分区域退化较为明显,占比分别为5.4%和34.3%。(2)黄土高原气温降低和升高区域分别占比46.3%和13.3%,而92.7%区域的降水不变;63.1%的土壤水、58.4%的地表径流和96.6%区域的地下水储量增加;98.5%区域的GDP增加,62.7%和20.9%区域的人口增加和降低,近70%的土地利用类型基本不变,其余区域的地物类型相互转换。(3)黄土高原RSEI改善区域主要受地表径流(占比39.8%)、地下水储量(15.7%)、GDP(13.4%)和气温(12.4%)的影响,退化区域主要受GDP(22.2%)、地表径流(21.3%)、地下水储量(16.4%)、气温(12.5%)和夜间灯光(10.5%)的影响;其次,RSEI改善的煤炭基地主要受地表径流和GDP的影响,退化的煤炭基地受GDP、夜间灯光、地下水储量和气温因素主导。综上所述,近20年内黄土高原生态环境得到改善,生态环境质量变化主要受地下水储量、地表径流、气温、夜间灯光、人口和GDP的影响。 展开更多

关键词 黄土高原 生态环境 煤矿区 随机森林 驱动因子

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神东矿区煤炭开采对植被净初级生产力的影响 被引量：3

12

作者 牛鸿波 田少国 +7 位作者 祖鹏举 曹满红 曲少东 董起广 李冰倩 姜泽玉 毕银丽 岳辉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期267-277,共11页

神东矿区煤炭开采对当地生态环境,特别是植被生长,产生了重要影响。为了定量描述这种影响,该研究利用区域蒸散模型,计算神东矿区潜在净初级生产力(Potential Net Primary Productivity,P_(NP),p),并利用MODIS17A3数据集(2001—2022年)... 神东矿区煤炭开采对当地生态环境,特别是植被生长,产生了重要影响。为了定量描述这种影响,该研究利用区域蒸散模型,计算神东矿区潜在净初级生产力(Potential Net Primary Productivity,P_(NP),p),并利用MODIS17A3数据集(2001—2022年)表征实际净初级生产力(Actual Net Primary Productivity,P_(NP,a)),同时结合中国陆地生态系统逐月净初级生产力栅格数据集(P_(NP,al),1988—2015年),采用地理加权回归(Geographically weighted regression,GWR)模型构建校正方法,对P_(NP,al)进行校正获取1988—2000年的P_(NP,a)数据,以二者之差(Human Net Primary Productivity)P_(NP,h)表征煤炭开采的影响,评估了神东矿区煤炭开采对植被P_(NP)的影响。结果表明:①利用GWR模型校正的P_(NP,al)数据精度约为0.76,校正后的P_(NP,al)数据与MODIS17A3数据集具有较强的空间相关性,说明了校正模型精度的可靠性;②神东矿区的整体上P_(NP,a)和P_(NP,h)表现为先下降后逐渐恢复的趋势,但植被净初级生产力(Net Primary Productivity,P_(NP))并未恢复至采矿前水平。采矿前P_(NP,h)均值和采矿后P_(NP,h)均值分别为21.50 g/m^(2)、-60.20 g/m^(2),P_(NP,h)<0表明矿区P_(NP)植被生长受到采矿活动的干扰,发生退化的矿井主要分布在高强度开采区域(以C计,下同);③1996—2022年神东矿区P_(NP)值的变化主要受气候变化和人类活动的共同影响,人类活动和气候变化对生态退化的占比分别为35.7%、8.2%,1996—2015年人类活动贡献率指数(Relative Contribution Index,I_(RC))主要集中在0.5左右,表明煤炭开采对植被退化占主导作用,2016年后光伏电站建设对P_(NP)的影响表现出促进作用。该研究有助于理解煤炭开采对植被净初级生产力动态变化的影响,并为神东矿区的植被恢复和高质量发展提供科学依据。 展开更多

关键词 矿区生态环境 净初级生产力 煤炭开采 光伏环境效应 贡献率指数 地理加权回归模型

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煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理及应用 被引量：3

13

作者 雷亚军 范钢伟 +3 位作者 杨建辉 任闯难 牛鸿波 范张磊 《中国矿业》 北大核心 2024年第5期187-195,共9页

我国西部煤矿斜井井筒在富水松散层段大多发生渗漏水现象,有时甚至存在涌水溃砂风险,影响煤矿安全生产。为科学指导斜井过动水砂层防治水工作,以曹家滩煤矿主副斜井过动水砂层帷幕注浆为工程背景,借助有限元数值模拟软件建立了动水砂层... 我国西部煤矿斜井井筒在富水松散层段大多发生渗漏水现象,有时甚至存在涌水溃砂风险,影响煤矿安全生产。为科学指导斜井过动水砂层防治水工作,以曹家滩煤矿主副斜井过动水砂层帷幕注浆为工程背景,借助有限元数值模拟软件建立了动水砂层帷幕注浆扩散封堵模型,探究了煤矿斜井过动水砂层帷幕注浆扩散封堵机理,结合具体治理区域,优化了动水砂层帷幕注浆参数及工艺,并进行了现场效果检验。研究结果表明:随着动水流速和注浆压力的增大,浆液顺水流方向扩散特征明显;注浆压力0.5MPa,动水流速0.3m/s时,顺水流方向浆液扩散半径增至1.83m;随着帷幕内壁与井筒外壁间距的增大,井筒围岩变形破坏范围逐渐远离井筒外壁,治理区域间距设置应不小于12.5m;注浆参数及工艺优化后,主副斜井治理段水量分别衰减85.6%和82.7%,治理效果显著。本文研究成果有助于解决动水砂层斜井井筒渗漏水问题,保障斜井井筒安全运营,保护矿山地下水资源。 展开更多

关键词 斜井井筒 动水砂层 帷幕注浆 工艺参数 涌水量

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大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术研究 被引量：2

14

作者 李增林 张东升 +4 位作者 王锐 许广正 牛鸿波 王路 谢勇 《煤炭工程》 北大核心 2024年第8期38-46,共9页

为研究大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术,以曹家滩煤矿主斜井为工程背景,通过数值模拟对比分析了未注浆和使用普通硅酸盐水泥、水泥-水玻璃及SJP注浆材料进行注浆时砂化层涌水及围岩控制效果,提出了合理的过砂化层段围岩... 为研究大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术,以曹家滩煤矿主斜井为工程背景,通过数值模拟对比分析了未注浆和使用普通硅酸盐水泥、水泥-水玻璃及SJP注浆材料进行注浆时砂化层涌水及围岩控制效果,提出了合理的过砂化层段围岩控制方案。研究结果表明:采取注浆后的巷道围岩变形量、塑性区范围及透水能力大幅度减小,SJP注浆材料的围岩控制及防渗能力要优于普通硅酸盐水泥及水泥-水玻璃注浆材料,通过喷射混凝土及架设U型钢棚可以有效控制斜井砂化层段围岩变形。现场工程应用表明:采用SJP注浆改性后,斜井砂化层段涌水量由27 m^(3)/h缩减至17 m^(3)/h,治理段井筒结构整体受力状态良好,斜井井筒结构安全稳定。 展开更多

关键词 富水砂化层 壁后注浆 注浆材料 数值模拟

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水压-应力作用下井筒围岩的破坏机理与控制研究 被引量：1

15

作者 华照来 范钢伟 +4 位作者 史进 陈笑予 徐建民 郑勇 任帅锋 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期126-134,共9页

本研究结合曹家滩煤矿井筒围岩在穿越地层时受到了水压弱化作用的实际情况,采用查阅资料、现场查勘、理论分析、公式计算、数值模拟等研究方法,开展了该煤矿主斜井围岩在水压-应力作用下的变形破坏与控制研究。利用半圆拱形井筒断面等... 本研究结合曹家滩煤矿井筒围岩在穿越地层时受到了水压弱化作用的实际情况,采用查阅资料、现场查勘、理论分析、公式计算、数值模拟等研究方法,开展了该煤矿主斜井围岩在水压-应力作用下的变形破坏与控制研究。利用半圆拱形井筒断面等效表示的当量半径法,结合地层水压、侧压系数、埋深、内聚力、内摩擦角、巷道尺寸等因素,优化建立了井筒围岩塑性区分布的数学表达式,并进行了模型的数值模拟验证与公式的敏感性分析,针对层位岩性差异及水压弱化作用等主要控制因素,从抑制围岩剪切破坏发生、提高围岩内聚力及内摩擦角、开孔泄水降压、注浆驱替水源、加强原有支护的角度进行了井筒的水害治理与围岩控制。对掌握井筒周边围岩在水压-应力作用下的变形破坏规律、开展相关的数值模拟研究、进行井筒的加固与水害防治工作具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 井筒围岩 水压作用 塑性区 因素分析 破坏规律

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中深层U型地埋管换热器取热特性研究

16

作者 胡俭 姜静华 +4 位作者 范生军 刘建浩 邹海江 蔡皖龙 王沣浩 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期76-84,共9页

基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口... 基于开源数值模拟计算软件OpenGeoSys建立了充分考虑中深层U型地埋管换热器尺寸特征与复杂地质参数分布的三维数值计算模型,开展了换热器长期取热过程逐时出口水温及取热性能影响因素分析。热性能测试分析结果表明,运行初期换热器出口水温快速下降,随着取热进程不断推进换热器出口水温逐渐平稳。敏感性分析表明,地温梯度、上下行井钻井深度及水平对接井长度对中深层U型地埋管换热器取热性能影响显著。相关研究结论可为中深层U型地埋管工程设计及技术应用提供参考。 展开更多

关键词 再生能源 中深层U型地埋管换热器 数值模拟 传热 取热性能

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破碎颗粒堆积方式对渗透率应力敏感性的影响机制

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作者 熊鹏辉 范张磊 +5 位作者 马壮 张东升 李强 吕扬 蒋超 孔梓涵 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第27期11648-11654,共7页

颗粒堆积下的渗透性量化对采空区冒落带、断层破碎带阻水性能、低渗煤层应力敏感性评估具有重要意义。基于Hertz变形假设,构建了不同颗粒堆积方式的渗透率演化模型,分析了不同颗粒排列结构下应力敏感性及主控因素,探讨了本体变形与结构... 颗粒堆积下的渗透性量化对采空区冒落带、断层破碎带阻水性能、低渗煤层应力敏感性评估具有重要意义。基于Hertz变形假设,构建了不同颗粒堆积方式的渗透率演化模型,分析了不同颗粒排列结构下应力敏感性及主控因素,探讨了本体变形与结构变形的应力敏感性作用机制。研究表明:若仅考虑本体变形,渗透率应力敏感性和组合颗粒数呈反比,颗粒弹性模量是加卸载试验中应力敏感性主导因素;颗粒发生结构变形的应力敏感性远高于本体变形,和结构变形程度呈正比(颗粒组合结构调整);颗粒结构应力敏感性是结构变形、等效弹模、结构调整综合作用的结果;数值验证了不同颗粒结构应力敏感性的合理性,不同位置渗透率的调整是导致孔压非均匀分布、渗透性变化的主要因素;研究结果表明低渗储层(煤层)存在强应力敏感性,与岩石、流体性质密切相关。 展开更多

关键词 颗粒堆积 应力敏感性 结构变形 主控因素

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大佛寺井田4号煤CH_4与CO_2吸附解吸实验比较 被引量：39

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作者 马东民 李来新 +4 位作者 李小平 白怀东 王杰 刘厚宁 李方晴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1938-1944,共7页

以迅速降低大佛寺4号煤含气量,提高地面煤层气井采收率为目标,进行CO2驱替CH4技术的实验研究。对采自大佛寺矿井40114工作面的样品,进行多个温度点柱体原煤与60~80目平衡水样的CH4与CO2吸附解吸对比实验。结果表明:CO2在煤孔隙表面与CH... 以迅速降低大佛寺4号煤含气量,提高地面煤层气井采收率为目标,进行CO2驱替CH4技术的实验研究。对采自大佛寺矿井40114工作面的样品,进行多个温度点柱体原煤与60~80目平衡水样的CH4与CO2吸附解吸对比实验。结果表明:CO2在煤孔隙表面与CH4一致,吸附过程符合Langmuir方程,解吸过程可用解吸式描述;由热力学计算可知,柱体原煤升压过程CO2吸附热为56.827 kJ/mol,CH4吸附热为12.662 kJ/mol,降压过程CO2吸附热为115.030 kJ/mol,CH4吸附热为23.602 kJ/mol,无论升压过程还是降压过程CO2吸附热远大于CH4吸附热,两种气体在煤孔隙表面竞争吸附时CO2占据优势,导致置换解吸;吸附势、吸附空间计算验证了这个结论;利用CO2驱替CH4技术,提高煤层气采收率,理论依据充分可行。 展开更多

关键词 吸附 解吸 吸附热 吸附势 吸附空间 大佛寺井田

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低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究 被引量：32

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作者 陈跃 马东民 +3 位作者 夏玉成 郭晨 杨甫 邵凯 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期97-104,共8页

随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入,低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素,以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象,采集全层煤样、镜煤样和暗煤样,通过测定接触角,对比分... 随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入,低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素,以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象,采集全层煤样、镜煤样和暗煤样,通过测定接触角,对比分析润湿性差异并详细探讨工业组分、化学结构、孔隙特征等因素对润湿性的影响。结果表明:大佛寺煤矿4号煤的接触角为45.8°~60.4°,均小于90°,表现出较强的亲水性,镜煤的接触角大于暗煤,暗煤的润湿性更好,并且润湿性与层理方向有关,润湿性由高到低依次为:垂直层理方向、斜交层理方向、平行层理方向。表面活性剂6501可以有效增强煤的润湿性,其对镜煤的改性作用大于暗煤,并且对平行层理方向改性作用大于垂直层理方向。煤的物质组成和孔隙结构对其润湿性具有显著影响。无机矿物(灰分)具有亲水性,灰分越高,煤的润湿性越好,而挥发分通常具疏水性,挥发分越高,煤的润湿性越差。相对于暗煤,镜煤的灰分更低,挥发分更高,因而润湿性更差。H元素含量高,润湿性变差,C、O元素对润湿性的影响较为复杂,主要取决于含氧官能团的类型,暗煤含有更多的羟基和羧基等极性含氧官能团,而镜煤则含醚氧基和酯键较多,故暗煤的润湿性更好。相较于暗煤,镜煤的孔隙以半封闭孔为主,连通性差、分选差、孔径小、比表面积大、表面更粗糙,使得润湿性更差。 展开更多

关键词 低阶煤 煤岩组分 润湿性 孔隙结构 煤层气

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页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化 被引量：21

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作者 张建坤 何生 +2 位作者 颜新林 侯宇光 陈小军 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期11-24,共14页

以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔... 以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝等4种孔隙类型;TOC和Ro是控制页岩纳米级孔隙发育的主要因素;对于高演化页岩,不同干酪根类型的有机质孔隙发育程度的大小次序为Ⅰ型>Ⅱ型>Ⅲ型;石英和黏土矿物通过控制TOC的变化对纳米级孔隙发育和分布产生间接影响;页岩热成熟度演化影响页岩孔径分布和微孔、中孔和大孔相对含量的变化,在高—过成熟阶段,与有机质有关的微孔、中孔呈不断增加的趋势,在极高成熟度阶段,页岩大孔转变为中孔和微孔,有机质孔隙变小,纳米级孔隙体积呈现出先增加后减小的趋势;页岩中干酪根、可溶沥青热裂解生气作用和甲烷化作用可能是页岩有机质纳米级孔隙形成的主要原因。 展开更多

关键词 页岩 纳米级孔隙 孔隙类型 热成熟演化

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