煤岩
- 静载下含预制裂隙煤岩力学特性及破坏特征试验研究*
的构造应力环境使煤岩力学性质发生极大的变化,同时开采技术的成熟使煤矿趋于高强度的集约化生产,造成巷道围岩所处应力状态复杂化,煤矿发生冲击地压的强度和频率显著增加(潘一山等,2003; 姜耀东等,2014)。冲击地压是指煤岩在达到极限强度后,受采动等影响积聚在煤岩内部的大量弹性能剧烈释放的过程,通常伴随着瓦斯突出、瓦斯爆炸等次生灾害(谢和平等,2015)。目前,针对冲击地压发生机理已经进行了大量的研究工作,刘少虹等(2013,2014)采用霍布金森杆试验系统
工程地质学报 2023年6期2024-01-11
- 层理煤岩浸水前后力学性质研究
层理结构容易引起煤岩体层间滑移、强度降低等问题，对煤岩力学性质影响较大[1-2]，导致煤岩具有较强的非均质性和各向异性[3-5]。煤岩浸水会产生矿物颗粒脱落、结构松散等问题，从而降低煤岩强度。目前，以“导储用”为特征的煤矿采空区储水理念被提出并已付诸实施[6-8]，地下空区预留煤柱成为地下水库的重要组成部分，地下水库蓄水期间煤柱同时受到层理和浸水两个方面的作用，对水库的安全稳定产生显著影响，因此有必要针对浸水层理煤岩的力学性质进行研究。在层理煤岩力学特征及
煤炭科学技术 2023年10期2023-11-23
- 探地雷达在煤岩界面识别中的应用
有重大意义。发展煤岩识别技术是实现采煤工作面生产过程自动化的关键，更是矿山智能化发展的必经之路。目前，煤岩识别技术主要有放射性探测技术（γ背散射法、天然γ射线法）、振动监测技术（拾振点位于采煤机上、拾振点位于顶板上）、电磁测试技术（雷达探测技术、电子自旋共振技术）、图像识别技术（红外图像识别、高光谱遥感法）等。美国矿业局（1991）[1-3]最早将探地雷达用于煤岩界面的研究，但因当时条件有限，可测的煤层厚度较低，所以没有推广开来。现在探地雷达技术经过不断发
山西大同大学学报(自然科学版) 2023年5期2023-11-10
- 动静组合加载下冲击倾向性煤声发射特性试验研究
）深部开采区域的煤岩在开采前处于高静应力状态，当开采施工等外界因素对煤岩进行扰动时，煤岩处于动载+静载的组合受力状态[1]，极易发生失稳破坏甚至诱发冲击地压，对井内工作人员的人身安全及开采工作造成重大的安全隐患[2-6]，因此研究深埋煤岩发生冲击地压的变形破坏机理已成为分析煤岩巷道稳定性的重要依据。国内外学者对煤岩的破裂特征开展了大量研究。TAO 等[7]分析了岩石试样在不同初始静应力和动态载荷耦合作用下的破坏过程，结果表明高静应力与动载荷耦合作用下岩石预
煤矿安全 2023年9期2023-10-07
- 循环冲击层理煤岩动力学行为及破坏规律研究*
-11]；最后，煤岩作为典型的沉积岩，其内部存在许多薄弱结构面，如微裂缝和层理，导致其力学性能复杂[12-14]。随着开采深度的不断深入，深部煤岩地层情况愈加复杂，相关资源的开采难度也与之俱增。因此，研究含层理角度煤岩的动态力学响应成为当前煤层气高效开采的关键科学问题之一。众多学者已对煤岩的力学性质进行了大量的研究。如Zhao 等[15]、Kong 等[16]、Hao 等[17]和Liu 等[18]研究了煤岩的静态和动态力学行为，虽然前者已对煤岩的静、动态
爆炸与冲击 2023年4期2023-04-18
- 吐哈油田扬“煤”吐“气”
了解放地层深处的煤岩气，吐哈油田勘探开发工作者正在全力攻关。这是一块煤，一块你很可能从来没有见过的煤。2022年10月28日，在中国石油吐哈油田的岩芯库里，记者第一次见到这块特殊的煤——严格地讲，应该是煤岩岩芯。在地质研究人员眼里，这是一块具有煤光泽的岩芯样本。天然气勘探新领域岩石，人们并不陌生。吐哈油田企业技术专家陈旋介绍说，虽然岩石的面貌千变万化，但根据成因可以分成沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类。煤岩是沉积岩中的一种，主要由有机物质等碎屑物质在常温常压下
中国石油石化 2023年1期2023-02-07
- 深部煤层进行低能耗开采的工艺效果分析
应力的存在提高了煤岩的强度，降低了采煤截割的效率。对于深部煤层的开采，对高强度煤岩的破岩形式进行改进，从而形成诱导煤岩损伤的形式进行采煤，可以提高截割的效率，并且降低采煤过程中的能耗[2]。针对深部煤层的低能耗开采，采用仿真模拟的形式对工艺效果进行评价分析，从而优化深部煤层的开采形式，提高采煤的效率，并降低能耗，提高煤矿的经济效益。1 深部煤层低能耗开采工艺深部煤层的埋存深度较大，由于岩层地应力的存在，深部煤层受到的地应力作用较大，并且在较大应力的作用下形
山西化工 2022年4期2022-09-23
- 基于LS-DYNA的瓦斯预抽钻孔煤岩破碎规律有限元显示动力学数值分析*
头成孔钻进过程中煤岩破碎规律以优化钻头参数及提高成孔质量对降低瓦斯灾害发生率具有重要意义[1]。但由于在实验室内开展煤岩破碎规律研究，需进行PDC钻头破煤钻进成孔实验，消耗大量试件煤块，且大量重复实验使得研究周期过长，而采用LS-DYNA的显示动力学有限元分析软件建立针对PDC切削钻头成孔钻进过程的有限元分析多体模型[2]，进行模拟计算分析，实现瓦斯预抽钻孔过程可视化，可节约实验成本，缩短研究周期，且结论可靠。本文针对西南地区动力煤开采所常用的ZDY-75
现代机械 2022年4期2022-09-05
- 融合近红外光谱的煤岩界面分布感知研究
技术成果，但在以煤岩界面识别为主要代表的开采环境智能精准感知方面缺乏新原理和新技术的突破[1-3]。目前煤岩识别主要依据煤岩多种理化性状进行识别区分，相关研究成果为综采工作面煤壁煤岩界面探测关键工程应用奠定了重要基础。文献[1]针对现有煤岩界面探测识别技术研究现状进行了深入分析，归纳出采前透视、采中触觉、采后视觉三大类具有重要应用指导意义的分类方法。为解决煤岩界面识别这一行业难题，亟需从应用层面上探索综采工作面煤岩界面分布感知的新方法。受地物高光谱遥感和岩
工矿自动化 2022年7期2022-08-13
- 煤岩抗压强度和弹性模量对不同煤阶区煤层气开发的影响
[1-2]，也是煤岩三维应力状态分析、压裂效果模拟和压裂施工优化设计必要的原始参数。此外，煤岩抗压强度(弹性模量)也对煤层气排采过程中煤储层渗透率动态变化起到一定控制作用[3]，因而深入分析煤岩的抗压强度和弹性模量及其规律性，能够为煤储层压裂和煤层气井排采工作制度的制定提供依据和支撑。前人研究已表明，与常规油气储层(主要为砂岩和碳酸盐岩)相比，煤岩力学性质表现为低抗压强度和低弹性模量[2,4]。目前，国内外学者针对煤岩力学性质影响因素已开展大量研究工作，笔
煤炭科学技术 2022年6期2022-08-09
- 基于损伤力学的碟盘刀具振动截割煤岩径向载荷
心要素，刀具截割煤岩的载荷谱反映其综合性能，对机构的研制具有重要的意义。国内外学者对岩石破碎理论模型进行了诸多研究，Krajcinovic等[1]结合断裂力学和统计强度理论，建立了脆性材料的损伤力学本构模型。Huang等[2]基于损伤演化理论与动态裂纹扩展，建立了岩石单轴压缩损伤模型。Salari等[3]考虑了岩石的拉伸损伤性质，建立了岩石弹塑性三轴本构模型。Shao等[4]构建了一种脆性岩石各向异性损伤和蠕变本构模型。许江等[5]假设岩石服从Drucke
黑龙江科技大学学报 2022年3期2022-06-09
- 无烟煤各向异性吸附膨胀动态响应实验研究
大量关于注CO2煤岩膨胀变形的研究工作，主要关注煤阶、CO2压力、含水量和地应力的影响。Reucroft 和Sethurman 研究了褐煤、亚烟煤和烟煤的CO2吸附膨胀变形，发现煤岩吸附膨胀应变和碳含量成反比[8]；Hol 和Spiers 认为在20 MPa之内，CO2注入压力的增大显著提高煤岩的膨胀应变[9]；Kiyama 等对比干燥和饱水煤岩中注CO2的膨胀应变，发现水分减少了煤对CO2的吸附，降低了煤吸附膨胀[10]；Majewska 等发现受限条件
煤矿安全 2022年4期2022-04-22
- 基于测井参数宏观煤岩类型预测及三维地质建模
果和排采管控等，煤岩特征通过对煤层含气性、可改造性和渗流条件等因素的控制作用进而影响着产气效果[1]。近年来，一些学者开展了煤岩特征对煤层气产能影响机理、基于测井参数的宏观煤岩类型识别方法等工作。许浩等[2]阐明煤岩制约下的储层有效孔渗空间发育特征、层内(间)本构关系变化及煤层气开发过程储层物性响应成为亟待探索的科学问题；赵石虎等[3]利用多元线性回归方法，建立了柿庄地区3号煤层宏观煤岩类型测井解释模型，并划分了该煤层宏观煤岩类型；邵先杰等[4]在岩电关系
中国地质调查 2022年1期2022-03-10
- 静动组合三轴加载煤岩强度劣化试验研究
储存大量弹性能，煤岩巷道长期处于高地应力环境[2]。当有施工或者地质构造引起的动荷载扰动巷道煤体时，极易引发围岩失稳、巷道破坏，严重时可诱发冲击地压[3]，对井下工作人员的人身安全及开采施工问题造成极大安全隐患[4]。研究在深埋条件下煤岩巷道的变形破坏机理已成为分析巷道稳定性的重要参考[5]。国内外学者对于煤岩变形破坏规律研究采用三轴静载试验、霍普金森动载试验、CT扫描及声发射检测等试验手段，对冲击地压作用下煤岩的强度变化规律进行了大量的研究工作，取得了丰
煤炭科学技术 2021年11期2021-11-30
- 不同煤厚煤岩组合体破裂过程声发射特征研究
砂岩和不同煤厚的煤岩组合体开展相关研究。国内外学者已对煤岩组合体开展了大量的相关研究。C.H.Sondergeld等［9］和A.C.Mpalaskas等［10］用声发射参数描述岩石破裂过程中的损伤特征；M.Naderlooa等［11］利用声发射监测技术对脆性材料的损伤过程进行了研究；CHEN Y L等［12］采用室内试验和数值模拟方法对煤岩组合体的变形破坏特征进行了研究；WANG K等［13-14］在三轴压缩和卸压下研究了煤岩组合体的力学特征及渗透率演化规
河南理工大学学报(自然科学版) 2021年5期2021-10-25
- 玉华矿4-2煤裂隙煤岩三轴压缩破坏机理研究
理力学性质与完整煤岩体有显著的差异。早在20世纪中期，已经有学者注意到岩石的裂隙在很大程度上影响着岩石的强度[1]。目前，对裂隙岩石的裂纹扩展规律及贯通破坏模式、力学机制方面已取得较多的研究成果，丰文清等[2]定量描述了裂隙大小的方法和指标，并引用损伤力学的观点和岩石强度理论对该关系式进行了理论分析。肖桃李等[3]进行了预制单裂隙类岩样三轴压缩试验，得出来围压是试样宏观破裂模式的主要影响因素。黄彦华等[4-5]进行了裂隙类砂岩试样三轴压缩试验,得到了裂隙岩
煤矿安全 2021年9期2021-10-17
- 碟盘刀具复合振动切削煤岩的损伤力学模型
言高性能的截割煤岩刀具是煤矿机械装备的基础，刀具截割煤岩力学模型是设计高性能刀具的关键。目前，国内外学者对刀具破碎不同强度的煤岩进行了诸多研究，如Nishimatsu[1]指出刀具破碎煤岩时，煤岩破碎面服从Mohr-Coulomb准则。梁宇等[2]通过煤岩剪切强度率效应力学特性实验，得出在不同剪切速率下煤岩的力学特性。刘晓辉等[3]根据煤岩的单轴与三轴压缩实验，研究不同围压下煤岩的强度及变形特征。Tiryaki[4]指出截齿截割比能耗与岩石抗拉强度存在线
黑龙江科技大学学报 2021年5期2021-09-26
- 深部煤岩组合体破坏行为与非线性模型研究进展
击地压通常表现为煤岩体中所积聚的弹性能突然剧烈释放，其发生的突然性和剧烈性对矿山安全构成很大的威胁。冲击地压灾害发生的频率和强度随着矿井开采深度的增加和开采范围的扩大而显著增加。大量研究成果表明[4−7]：在浅部环境下，煤岩体的破坏主要受其自身裂隙结构面的影响；而在深部环境下，煤岩体的破坏不仅受自身裂隙结构面的影响，更重要的是受到煤岩组合体结构的影响，再加上深部高应力环境，很多冲击地压灾害实质上就是工程地质强烈扰动下“煤体−岩体”组合体系统发生整体破坏失稳
中南大学学报（自然科学版） 2021年8期2021-09-26
- 煤岩识别算法及“自学习”模型研究
发展的最高形式，煤岩识别是实现无人化综采工作面重要的核心技术之一，随着民用图像处理识别技术的飞速发展，应用于煤岩边界精准识别成为研究热点，但是距离将该项技术转化为成熟的煤岩识别解决方案，并实际应用于智能开采中，还有很多需要突破的技术瓶颈，其中煤岩图像处理的算法及模型就是技术瓶颈之一[1]。国内外多位学者应用不同的技术研究煤岩识别，通过雷达探测、煤岩反射识别煤岩分类[2]特性，在20世纪90年代可实现将部分煤岩粗放型分类识别，但煤及岩石种类繁多，不同介质反射
煤矿安全 2021年8期2021-08-23
- 采煤机截齿截割角度不同对煤岩破碎率的影响分析
中，截割部是进行煤岩截割作业的机构，截齿作为直接的接触零件，其工作环境恶劣，截齿与煤岩接触时的楔入截割角度的不同，对于煤岩造成的破坏作用不同，从而影响到采煤作业的破碎率不同。基于离散元分析的方式，对不同楔入截割角度的截齿工作过程进行模拟，探寻截割角度对破碎率的影响规律，从而选择最优的截割角度参数，提高采煤机的作业效率[2]。1 截齿不同截割角度截割模型的建立在截齿进行煤岩截割的过程中，楔入截割角度的不同影响到截割阻力的不同。截齿不同的楔入截割角如图1所示，
机械管理开发 2021年6期2021-07-28
- 掘进机截齿截割煤岩破坏过程模拟分析
采设备，可以进行煤岩巷道的快速掘进，具有较好的机动性和灵活性[1]。在掘进机进行煤岩截割的过程中，针对截割过程进行研究，不仅可以分析不同煤岩构造对掘进机的载荷作用，还可以进行截齿参数及截割运动参数的优化，实现掘进机高效快速的掘进，提高矿井开采的效率[2]。1 截齿截割离散元模型的建立离散元法是采用分子动力学原理进行数值分析的方法，是进行复杂机械系统分析的有力工具，针对岩石等非连续介质的力学行为进行分析。在煤矿开采中，煤岩的破碎过程是掘进机设计和优化的基础，
机械管理开发 2021年4期2021-06-05
- 煤岩显微图像划痕检测与去除方法
用图像处理方法对煤岩显微组分进行分析。然而，在煤光片的磨片或使用过程中常伴随煤岩划痕的产生，影响煤岩参数测定的准确性[4]。利用计算机视觉方法检测和去除煤岩显微图像中的煤岩划痕可有效提高煤光片利用率，是实现煤岩参数自动化测定不可缺少的图像预处理环节。鉴于煤岩划痕多为直线，一些学者提出采用直线检测算法对其进行检测，并生成掩膜图像，然后基于图像修复算法去除图像中的煤岩划痕。例如，文献[5]利用霍夫变换算法定位煤岩划痕位置并生成相应的掩膜图像，在基于快速行进的图
工矿自动化 2021年5期2021-06-02
- 不同应变率下煤岩破坏特征及其本构模型*
程[1]，该过程煤岩的动态力学特性、变形破坏特征不仅呈现出显著的应变率效应，而且其破坏过程导致的冲击地压、瓦斯突出等更是典型的动力灾害。因此，研究动态应变率下煤岩的变形破坏特征及其本构关系能够为安全、高效进行煤矿开采提供强有力的科学依据。目前，许多学者通过霍普金森压杆试验[2-5]、数值模拟[6]等方法对冲击荷载作用下煤岩的力学特性及破坏特征展开了研究，发现煤岩的强度、变形特征参数具有明显的应变率相关性，煤岩的变形破坏形态随应变率变化差异显著，且不同煤岩或
爆炸与冲击 2021年5期2021-05-27
- 冲击倾向性煤岩动静载下破坏机理及声发射特性研究
条件下，深埋地层煤岩体处于高应力环境，节理裂隙发育，抗压强度较低。 具有冲击倾向性的煤岩受到施工及地震等动载扰动，内部储存弹性能增加到自身强度极限时会瞬间释放，其冲击动能造成围岩崩落及巷道急剧变形，甚至引发冲击地压。 因此对深埋巷道在动载影响下的具有冲击倾向性煤岩的破坏机理研究及如何应用于巷道围岩稳定性分析已经成为亟待解决的难题。目前国内对于煤岩变形及破坏规律的研究已取得较大进展：国内学者通过煤岩单轴［1-2］试验，研究其层理特性及非均质性破坏特征；通过常
煤炭科学技术 2021年3期2021-05-14
- 钻井液滤失对煤岩井壁稳定性的影响
1-2]，但对于煤岩地层来说，由于割理、裂隙等缺陷发育[3-4]，当提高钻井液密度时，若钻井液封堵性能不佳，钻井液很容易侵入井眼周围的煤岩，从而改变井眼围岩的地层孔隙压力，继而改变围岩应力场，影响井壁稳定性[5-7]。国内外学者Thomas Gentzis 等，通过实验测试了含有FLC 2000TM 和Q-stop 添加剂的聚合物钻井液，该体系能够快速形成泥饼，防止钻井液滤失，使用该钻井液的阿尔伯特两口煤层气水平井施工时未发生井壁失稳，表明钻井液滤失对煤岩
煤矿安全 2021年4期2021-05-10
- 煤岩孔裂隙结构分形特征及渗透率模型研究
存和迁移通道。 煤岩孔裂隙网络具有典型的分形特征［2］，其孔隙表面的变形、孔隙率及其大多物理性质均具有分形特征。 目前应用分形理论与煤岩的物性研究结合，可获得煤岩孔裂隙发育程度及其分布情况的定量信息。 高尚等［3］将液氮吸附法和压汞法相结合研究煤岩孔隙结构特征，并分别计算其分形维数。 邹俊鹏等［4］利用电子扫描数字图像对低阶煤的矿物含量、微裂隙发育情况及其形态特征进行了研究。 LIU 等［5］分析SEM 图像研究孔裂隙结构，发现多孔介质孔隙度与分形维数和渗
煤炭科学技术 2021年2期2021-04-17
- 难采煤岩的高效破碎方法研究
统开采方法在难采煤岩条件下已无法取得理想效果，制约了开采效率，成为近年来我国煤炭年产量世界占比逐渐下降的主要原因之一。难采煤岩条件下传统方法的开采效率降低是由多重因素造成的。 由于难采煤岩的特殊赋存条件往往并不单一，如硬质薄煤层、夹矸薄煤层、高瓦斯硬质煤层等，甚至类似于高瓦斯硬质夹矸薄煤层等极恶劣赋存条件也是较为常见的。 这些情况下通过改变截割机构大小与截割功率很难取得良好效果，因为大多难采煤层与优质煤层相比，其内部构造决定了力学性质的不同，通常具有硬度更
煤炭科学技术 2021年2期2021-04-17
- 煤的厚度对煤岩组合体物理力学特征的影响规律分析
。国内外学者针对煤岩组合体开展了大量的研究。目前在研究煤岩组合体的力学特征、变形特征等时主要采用数值模拟和室内试验两种方法[3-6]。围压大小和卸载方式对煤岩组合体的力学特征和渗透特性有一定的影响[7]。不仅加载条件对煤岩组合体力学特征有影响，其组合方式也对煤岩组合体的力学特征有显著的影响，有关科研人员通过研究发现煤岩组合体的组合方式对其破裂过程中的电荷演化特征、微震信号强度、力学特征及冲击倾向性等都有显著的影响[8-12]；煤岩组合体对其破裂过程中的能量
矿业安全与环保 2020年6期2020-12-31
- 海德拉刀齿安装角度对截割载荷的影响
截齿是采煤机截割煤岩刀具类型之一，国内外学者对截齿的力学机制和截割机理进行诸多研究。胡德礼等[1]通过截齿旋转截割煤岩实验，得出截齿破碎煤岩是由拉、压、剪切三种破坏形式引起的，适当增大采煤机的牵引速度可以提高采煤机的生产率。宋杨等[2]在相似理论的基础上，运用有限元软件数值模拟了截齿截割煤岩的动态过程，分析得到适宜的安装角，使截齿受力更加平稳，采煤的效率更高。张见全[3]根据截齿截割煤岩的过程，建立动力学模型，通过对截齿在截煤过程的静力学分析，找出截齿结构
黑龙江科技大学学报 2020年5期2020-11-20
- 碟盘刀具振动切削煤岩的理论力学模型与载荷特性
)机械刀具破碎硬煤岩是实现煤矿安全绿色开采的重要途径，研制高效破碎硬煤岩的刀具是基础，而刀具破碎煤岩机理是设计高性能刀具的基础。EVANS[1]认为煤岩的断裂是由于拉应力造成的。ROXBOROUTH等[2-3]考虑截齿与岩石之间的摩擦，改进了EVANS 的截割力模型。BILGIN等[4]在岩石直线截割试验的基础上，利用试验得出的数据和岩石强度、截割厚度等参数建立了其理论计算模型。BAO等[5]考虑截齿侵入岩石过程中的能量耗散，基于断裂力学建立了力学模型。赵
煤炭学报 2020年8期2020-09-16
- 冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究
冲击地压是常见的煤岩动力灾害，且均在极短时间内发生，这类安全隐患严重制约着煤矿安全高效开采[1-2]。爆破是煤矿开采中必备的动力破岩手段，爆破过程中产生高应变率的冲击荷载是煤与瓦斯突出和冲击地压发生的诱因之一。因此，研究煤岩冲击荷载作用下的动态特性对于预防煤矿动力灾害事故具有重要的意义。Costantino[3]和Kleplaczko[4]分别对准静态和冲击载荷作用下煤岩体的力学特性进行了研究；尹土兵等[5]研究了在冲击荷载作用下不同温度处理后的煤岩物理力
煤矿安全 2020年8期2020-08-21
- 基于室内试验与数值模拟的煤岩围压效应研究
高地应力状态下的煤岩，其相互作用关系势必增强，上层岩体的开挖扰动所引起的岩层扰动问题更加复杂，岩层突出灾害现象更为频繁，归根结底是由于煤岩的力学响应机理发生了变化[1-2]。因此，研究不同围压下煤岩的变形破坏特征，对安全、高效开采地下煤炭资源具有重要科学意义和现实价值。目前对岩石力学特性的研究主要有两种方法。一种是基于室内试验的三轴压缩试验，试验时分别在试件的轴向和横向施加荷载从而模拟岩石在不同赋存条件下的应力状态。再者就是基于数值模拟方法，通过给定细观力
水资源与水工程学报 2020年3期2020-08-06
- 高温预损伤下煤岩蠕变声发射及分形特征
宏财高温预损伤下煤岩蠕变声发射及分形特征史宏财(湖北工业大学 土木工程与环境学院，湖北 武汉 430068)为了研究高温条件下煤岩微裂缝发展及破坏规律，对煤样进行不同温度预损伤和三轴蠕变声发射实验，探讨煤岩在经历高温预损伤过后的力学行为特征。研究结果表明：随着温度升高，煤岩预损伤呈幂函数型递增；较低温(≤200℃)预损伤下，煤岩呈脆性破坏特征，加速蠕变特征不明显；较高温(＞200℃)预损伤下，煤岩呈韧–脆性破坏特征，且加速蠕变特征较明显；稳态蠕变速率s的对
煤田地质与勘探 2020年2期2020-06-05
- 层理和裂隙对镐型截齿破煤的影响
033300)煤岩特性对煤岩开采具有显著的影响，因此深入研究煤岩中广泛存在的层理和裂隙、使采煤机故障率增加的包裹体和小断层等特性，建立与采煤机破煤过程相符的含煤岩特性的煤岩三维模型，使用动力学仿真软件模拟镐型截齿破煤过程，分析镐型截齿在截割含不同特性的煤岩时截割力的变化[1-4]。在煤岩开采机械化和煤岩开采向着大规模、高效率发展的当下，本课题的研究对预测和控制采煤作业中镐型截齿截割力的波动范围、降低采煤机故障率、提高采煤机工作的可靠性、增加煤矿企业的经济
煤炭工程 2020年3期2020-03-30
- 活性水压裂液对高煤阶煤岩力学性质的影响
需要研究压裂液对煤岩力学性质及其对重复压裂及水平井稳定性的影响。通过煤岩样品单轴压缩试验和三轴压缩试验，研究了压裂液对煤岩抗压强度、弹性模量及变形特征的影响，并探讨了其对重复压裂和水平井井眼稳定性的影响。结果表明：煤岩弹性模量和抗压强度随压裂液浸泡时间增加而持续降低，塑性特征更加明显，重复压裂容易形成短宽缝，压裂效果较差，因此需要快速返排压裂液;浸泡后煤岩的弹性模量随围压的增加先增加后降低，围压6 MPa左右时，煤岩弹性模量最大，因此埋深700～800 m
当代化工 2019年6期2019-12-03
- 煤岩破坏裂纹演化特征及本构模型研究
度的不断提高，与煤岩失稳破坏相关的矿井动力灾害事故日趋严重。煤岩是由多种大小、形状各不相同的矿物颗粒组成，并由一定的胶结物质黏结在一起。在外部荷载作用下，煤岩内部的原生裂隙不断演化，新生裂隙不断萌生和发展，煤岩内部不断产生损伤，导致岩体宏观破裂失稳。因此有必要研究煤岩体的失稳机制，这对于矿井冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害预防控制具有重要意义。对于煤岩体失稳破坏机理的研究，多数学者集中于分析煤岩的强度、声发射、能量演化特征规律[1]，但很少有研究煤岩的裂纹
山东煤炭科技 2019年10期2019-11-01
- 基于应变测量的煤吸水膨胀变形特征实验研究
因[5]。因此，煤岩和水的相互作用的研究引起了科技工作者的高度关注。为了更好、更合理的解释水与煤岩相互作用过程，国内外学者从水-煤岩化学效应[6-7]、力学效应[8]及煤岩遇水软化机制[9]等方面进行了大量的工作。在国内外的研究中，煤岩的吸水测试所采用的方法主要是煤岩吸水法。煤岩吸水膨胀性实验包括自由膨胀率[10]、侧向约束膨胀率[11]、饱和吸水率[12]、膨胀压力实验[13]。自由膨胀率测量方法是将试件放入膨胀测定仪内，上下放置透水板，上部和四侧对称安
煤矿安全 2019年2期2019-03-20
- 滇东黔西松软煤岩三轴压缩力学特性及能量演化特征*
015)0 引言煤岩的物理力学性质是煤岩体的基本属性，反映煤岩体的物理状态和承受外界作用的能力[1]，准确认识煤岩岩石力学特性对防治煤炭开采过程中可能发生的煤与瓦斯突出事故[2-4]及煤层气井钻井过程中可能发生的井壁坍塌事件至关重要[5]。国内外学者针对煤岩岩石力学特性开展了大量研究，其中，弱结构面对煤岩力学特性的影响受到了很多关注，裂隙几何形态、裂隙产状、张开度、起伏度等因素都会对煤岩岩石力学特性产生一定的影响[6]；部分学者从不同围压[7]、不同加载速
中国安全生产科学技术 2019年2期2019-03-05
- 镐型截齿对含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究
含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究，对提高镐型截齿的使用寿命、降低镐型截齿损耗以及镐型截齿的选型设计均具有重要意义。关于镐型截齿截割性能的研究，目前诸多学者已采用理论分析、试验及模拟仿真的方法做了大量研究。Evans[4]基于拉碎理论，认为煤岩破碎是由镐型截齿楔入煤岩时的拉应力超过煤的抗拉强度所造成，建立了镐型截齿截割力模型。Göktan等[5-6]对Evans截割力公式中，当镐型截齿半锥角为0°时的截割力进行了修正。刘晋霞等[7]基于Evans理论及采煤
山东科技大学学报(自然科学版) 2018年5期2018-09-19
- 不同粒度型煤煤样瓦斯吸附-解吸变形特征实验研究*
引言矿井瓦斯是煤岩体的主要赋存环境因素之一，基于煤岩材料多孔介质的属性，其表现出对瓦斯的极强吸附能力，国内外学者从煤岩瓦斯的吸附机理、煤岩吸附瓦斯后的力学特征等方面开展了大量研究。聂百胜等[1]利用表面物理化学的相关理论揭示了煤岩体吸附瓦斯的本质；张力等[2]从煤岩细观结构入手阐述了煤吸附瓦斯的过程；何学秋[3]、游木润等[4]研究了煤吸附瓦斯后的变形、变形力及煤的力学特征；王佑安[5]、卢平等[6]研究了煤岩吸附变形与吸附变形力；文献[7-14]通过实
中国安全生产科学技术 2018年6期2018-07-04
- 甲烷气渗流作用对煤岩强度的影响
甲烷气渗流作用对煤岩强度的影响王力中联煤层气有限责任公司煤层气井在排采生产阶段，由于甲烷的不断脱附、渗流，煤层孔隙压力和有效应力逐渐发生变化，煤岩力学强度减弱，进而对储层孔隙度、渗透率，甚至井壁稳定性均有一定影响。对煤层气在煤层间的渗流过程与煤岩的力学性质间的耦合关系进行了室内实验，为煤层气井完井、开发等方案制定提供了理论支持。声波发射实验和单轴/三轴抗压实验结果表明，随着CH4流经煤岩岩心时间的延长，煤岩弹性模量逐渐降低，表明煤岩力学强度下降。单轴/三轴
石油钻采工艺 2017年2期2017-06-05
- 煤岩力学参数对断层型冲击地压影响的数值模拟分析
400044)煤岩力学参数对断层型冲击地压影响的数值模拟分析贾 腾1雷瑞德2(1. 贵州安和矿业科技工程股份有限公司，贵州省贵阳市，550001； 2. 重庆大学资源及环境科学学院，重庆市沙坪坝区，400044)为了研究煤岩力学参数影响下断层附近应力演化规律，基于FLAC3D数值模拟软件，分析煤层弹性模量、煤岩埋深以及顶板岩性等不同条件下断层附近应力峰值与弹性应变能的演化规律。结果表明，工作面煤壁前方断层附近应力集中程度与弹性模量呈负相关，与煤岩埋深以及
中国煤炭 2017年3期2017-05-12
- 煤岩裂缝导流能力影响因素分析
要：建立了考虑煤岩弹性模量的裂缝导流能力计算模型，并对不同煤岩弹性模量下的裂缝导流能力进行分析，研究结果表明：随着煤岩弹性模量的增加，裂缝导流能力逐渐增加，但增加的幅度逐渐减小；支撑剂直径越大，裂缝闭合压力越高的煤层，煤岩弹性模量对裂缝导流能力的损害程度越大。关 键 词：裂缝导流能力；煤岩弹性模量；支撑剂直径；裂缝闭合压力中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1632-02Influencing Fa
当代化工 2015年7期2015-10-21
- 基于模糊神经网络信息融合的采煤机煤岩识别系统
信息融合的采煤机煤岩识别系统王冷（吉林工程职业学院，吉林四平136001）研究基于信息融合技术的采煤机煤岩识别技术，使用多个传感器代替传统单个传感器建立煤岩识别系统，并以模糊神经网络算法作为系统的核心算法，从而提高采煤机煤岩识别的稳定性、抗干扰能力以及准确性等。使用采煤机滚筒截割煤壁时振动、阻力矩以及电机电流等进行监测，并采集数据提取特征值，通过模糊神经网络算法进行网络训练，最终得到基于神经网络信息融合的采煤机煤岩识别模型，通过实验验证研究的煤岩识别模型的
现代电子技术 2015年23期2015-03-06
- 冲击加载下煤岩破碎块度与能耗关系的试验研究＊
，610065)煤岩破碎是煤矿开采过程中最基本的过程，是爆炸冲击波与应力波和爆生气体共同作用的结果。不同开采速度、开采方式下，煤岩的破碎块度、吸收和释放能量的多少，对于评价破岩方法、研究破岩机理、决定开采方案以及选矿、采矿是至关重要的，它将直接影响矿产开采的生产效率。加之煤岩在破碎过程中，动、静态破碎机理有所不同，所产生的破坏形态、破裂特征也存在差异。考虑到在深部开采工程领域中，煤岩1～102s-1应变率段的动力特性的重要性，本文故采用大直径霍普金森压杆(
中国煤炭 2014年6期2014-11-26
- 煤岩模拟材料的力学特性
)0 引 言由于煤岩力学性质具有不确定性，较难捕获其全部特征，所以，它的材料组分和配比皆会不同程度地影响其力学性质，据此，国内外学者对煤岩单轴实验及其材料配比进行了大量研究与分析。Dhaels 等探讨了煤岩试样高度对其抗压强度的影响变化［1］。A M．Hirt 等针对同一矿区的不同煤层开展单轴实验研究，给出不同性质煤岩抗压强度间的内在关联［2］。T．P．Medhurst 对四种不同尺寸的大煤样开展单轴压缩实验，研究煤岩抗压强度与尺寸关系［3］。刘宝深利用回
黑龙江科技大学学报 2014年6期2014-08-01
- 煤岩不同应力水平的蠕变及破坏特性
长期的过程，储层煤岩的蠕变特性会对煤层气井的稳定性以及储层的物理性质造成影响，进而影响煤层气的排采。对煤岩或其他材料的蠕变特性，国内外学者进行了诸多研究。通过蠕变试验，明确岩石的蠕变规律并测定蠕变参数，进而确定岩石蠕变模型是煤岩蠕变特性研究的一般方法［1-4］，也可以基于流变理论，导出岩石与其他材料的蠕变方程［5-7］，再通过试验确定其中的参数并验证其正确性。三轴压缩蠕变试验中岩石试件的轴向应变或轴向应变率受到蠕变应力与围压的影响［8-10］。一般地，岩石
中国石油大学学报（自然科学版） 2013年4期2013-10-24
- 煤岩力学性质及其影响因素分析
715400）煤岩力学性质及其影响因素分析和志浩1，王洪雨2，张 蓉3，衣丽伟4（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500；2.中石化西南石油局湖南钻井公司，湖南长沙410000；3.中石化中原油田分公司，河南濮阳 457001；4.中石油煤层气有限责任公司韩城分公司，陕西韩城 715400）煤岩力学性质及影响因素对煤层气井井壁稳定及井深结构设计都有十分重要的意义，通过调研发现煤岩力学性质主要受到煤岩微观孔隙结构、饱和介
石油化工应用 2012年9期2012-11-14
- 钻井液对煤层气井壁稳定性影响实验研究
有着密切的关系。煤岩是孔隙、裂缝多重介质，且节理微裂缝发育，当钻开煤层时，钻井液滤液很容易沿裂缝进入，与岩石发生物理化学作用，从而改变岩石的强度。山西沁水煤层气水平井钻井过程中，为避免和减少冲洗液中固相颗粒对煤层的污染，水平井段使用清水钻进。由于清水和地层水在化学组成、总矿化度等方面的差异，当钻井液侵入地层后很有可能改变岩石力学性质及受力状况，使井壁稳定性受到影响。本文以山西沁水樊庄煤层气储层为例，通过对煤岩力学性质及理化性能测试实验，研究了钻井液对煤层井
石油钻采工艺 2011年3期2011-01-11