中央高校基本科研业务费专项资金(2010QL02)
- 作品数：13 被引量：166H指数：7
- 相关作者：祝捷姜耀东唐俊王宏伟孟磊更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）重庆大学开滦（集团）有限责任公司更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家重点基础研究发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 有效应力对煤样变形和渗透性的影响研究被引量：23
- 2017年
- 为了研究渗透率随有效应力的变化特征,利用含瓦斯煤热–流–固耦合三轴伺服渗流装置,在外部应力不变、降低进口气体压力,外部应力、进气口压力同步降低2种实验条件下,观测了赵各庄煤矿9号煤层样品的应变和气相(氦气)渗透率,研究有效应力对煤样变形和渗透性的影响。实验结果显示,随着有效应力升高,煤样的收缩应变加剧,有效应力为5.2~6.5 MPa,收缩体积应变与有效应力之间符合线性关系,有效应力大于6.5 MPa或小于5.2 MPa,应力–应变曲线发生偏折,部分煤样出现扩容现象;气体渗流速度随进口气体压力的降低而降低;升高或降低有效应力,煤样渗透率均随着进口气体压力的降低而增大。由此可见研究有效应力变化条件下的渗透率变化特征,应适当考虑气体滑脱效应的影响。
- 祝捷王学王学于鹏程陈孟达何法
- 关键词：采矿工程渗透率气体压力有效应力
- 煤吸附解吸CO_2变形特征的试验研究被引量：18
- 2015年
- 无商业开采价值的煤层被认为是理想的CO2储存场所,煤吸附解吸CO2的变形特征是煤中CO2封存的重要问题。利用煤体吸附-解吸变形试验系统,在预定压力的CO2气体环境下,对取自赵各庄煤矿9号煤层煤样的轴向应变和径向应变进行了近600 h的观测,研究煤样在不同气体压力下吸附、解吸CO2的变形特征。实验结果显示:煤样吸附/解吸CO2产生的膨胀/收缩变形,煤样吸附变形需要12 h甚至更长时间才能趋于稳定,原煤样品的吸附解吸变形呈各向异性;经历了吸附和解吸CO2的煤样均有不同程度的残余变形,气体压力低于1.5 MPa时残余体积应变低于0.6×10-3,可近似认为煤样吸附解吸变形过程可逆。通过煤样吸附解吸变形实验数据的拟合发现,Langmuir方程可反映煤样吸附解吸CO2变形随气体压力的变化规律。
- 祝捷张敏姜耀东唐俊
- 关键词：煤体变形吸附解吸LANGMUIR方程
- 煤层破坏区工作面复采数值分析被引量：4
- 2013年
- 汾西矿区范围内,由于小煤矿开采使用落后的以掘代采或房柱式采煤工艺,小煤矿无序开采所遗留破坏区范围较大,资源回采率极低,给生产带来了严重的安全隐患。文章以小煤窑破坏较为严重的新柳矿为工程背景,建立了交子里盘区南翼0902工作面地质模型,分析了小煤窑采用房柱式开采方式形成的应力场分布规律,在此基础上探讨了采用高档普采或综采等方法时工作面经过破坏区之前的应力变化规律。同时,研究了工作面过破坏区时的合理调斜角度。研究结果显示,工作面调斜过程中,运巷一侧要超前材巷一侧20m左右为宜,工作面的倾斜推进使得工作面前方煤柱交替进入应力集中。文中的研究对于煤炭资源整合及矿井安全开采具有科学意义和工程指导价值。
- 邓保平王宏伟姜耀东刘帅王辰
- 关键词：小煤矿回采率高档普采
- 开滦矿区深部冲击地压显现特征及其主控因素的探讨被引量：6
- 2012年
- 文章对开滦矿区唐山矿和赵各庄所发生的冲击地压事故进行了统计分析,阐述了开滦矿区深部冲击地压灾害的显现特征,并探讨了开滦矿区深部发生冲击地压的诱因,认为构造应力、煤岩体物理力学性质、开采深度和开采技术条件是开滦矿区深部冲击地压发生的主控因素。另外,通过对开滦矿区冲击地压的诱因分析并结合开滦矿区深部实际情况,提出了治理开滦矿区深部冲击灾害的合理措施。
- 杨忠东孟磊姜耀东李金霞
- 关键词：开滦矿区冲击地压深部开采主控因素
- 有效围压对煤体渗透性演化的影响研究被引量：7
- 2015年
- 煤体变形和瓦斯渗流的耦合作用是煤矿瓦斯突出机理研究中的重要问题,煤渗透率的变化与其应力状态密切相关。为了理清有效围压对煤体渗透性的影响,对煤样进行了不同瓦斯压力下全应力应变过程的渗透性实验,分析了瓦斯压力对煤样强度和渗透率的影响;针对不同瓦斯压力,设计完成了相同有效围压下三轴压缩力学实验(无瓦斯作用);并利用孔隙介质力学的分析方法,依据应力应变数据计算了煤样孔隙度。研究发现,有效围压相同条件下的煤样孔隙度计算结果与渗透率实验结果的变化趋势一致;在三轴压缩实验条件下,煤样峰值强度前的渗透率降低幅度受有效围压的控制,有效围压越高,渗透率所历经的降低幅度越大。
- 祝捷王宏伟姜耀东孟磊于鹏程
- 关键词：含瓦斯煤渗透率孔隙度
- 受载煤样渗透率与应变的关联性研究被引量：2
- 2019年
- 为了研究受载煤岩渗透率与变形的关联性,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,对取自开滦赵各庄煤矿9号煤层的原煤样品,设计完成了围压不变、降低气体压力以及围压、气体压力同步降低的2种实验方案下煤样径向应变、轴向应变和渗透率测试。实验气体分别为氦气和二氧化碳气体。实验结果表明:采用无吸附性气体(氦气)实验时,煤样体应变与气体压力之间基本为线性关系;与含氦气的煤样相比,当其他实验条件相同时,含二氧化碳气体的煤样产生了显著的膨胀体应变,该膨胀体应变是二氧化碳气体的吸附作用导致的。实验显示,相同气体压力下,围压不变、降低气体压力对应的煤样吸附膨胀体应变大于围压、气体压力同步降低时的吸附膨胀体应变,但二者相差小于5.4%,可见本文实验的外部应力降低对煤样吸附应变影响很小。随着气体压力的降低,实验结果显示煤样的宏观变形为体积收缩,但是其渗透率逐渐升高。原因在于煤样的渗透率同时受到有效应力导致的煤体变形和吸附气体解吸引起的煤基质变形的影响,渗透率的变化特征不仅与煤样表面测得的宏观体积变形有关,而且与煤基质变形导致的煤样内部孔裂隙结构变化密切相关。仅依据煤样表面测得的应变不足以解释煤样渗透率与变形的内在联系。考虑到煤样渗透率受有效应力和气体吸附的叠加作用,将含二氧化碳气体煤样的应变分解成两部分,即有效应力导致的应变和气体吸附引起的应变。以S&D渗透率模型为基础,推导了表征煤样渗透率与有效应力导致的应变变化量、气体吸附引起的应变变化量之间关联性方程,该关联性方程为指数函数形式,对实验数据的拟合相关系数大于0.9,拟合效果良好。
- 祝捷唐俊王琪兰天翔林立姜耀东
- 关键词：渗透率有效应力体应变气体压力
- 含瓦斯煤渗透率演化模型和实验分析被引量：11
- 2019年
- 与气体压力有关的煤层渗透率变化规律是煤矿开采和煤层气开发过程中的重要问题,不同应力条件下,不同类型煤样的渗透率演化特征不同。为了研究瓦斯压力变化过程中煤样渗透性的变化规律,以开滦赵各庄煤矿9号煤层的煤样为研究对象,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,在恒定温度、轴压和围压,降低瓦斯压力的实验条件下测定了煤样应变和瓦斯渗透率。实验结果表明:随着瓦斯压力的降低,煤样收缩应变加剧,渗透率表现为两种变化趋势:逐渐增大和先减小后增大(渗透率回升对应的瓦斯压力小于1.0 MPa)。瓦斯压力降低至0.3 MPa时,渗透率为初始条件下(瓦斯压力2.0MPa)渗透率的1.9~2.9倍。考虑到煤样在径向和轴向的收缩应变数值接近,针对三维变形煤样建立了渗透率模型,模型同时体现了气体压力和气体解吸对渗透率的影响。理论分析表明,降压过程中煤的渗透率将在某一气体压力(反弹气体压力pr)时由降低转为升高。推导的反弹气体压力pr计算公式显示pr的取值由煤样的体积模量K、与吸附效应有关的Langmuir系数εp和pL共同决定;体积模量K与吸附变形系数εp越大,pr越大。值得注意的是,pr的取值与煤样的外部应力以及内部的气体压力无关。结合本文和前人的实验数据,由本文的渗透率模型计算得到了不同应力和瓦斯压力条件下的煤样渗透率变化曲线以及相应的反弹气体压力pr。模型计算结果与实验数据接近,最大相对误差低于8.9%。研究表明,实验测得煤样的渗透率表现为何种变化趋势,取决于反弹气体压力pr和实验气体压力的关系。当pr≥pmax(实验测点中最大的气体压力值)时,渗透率随着气体压力增大而降低;当pr≤pmin(实验测点中最小的气体压力值)时,渗透率随着气体压力增大而增大;当pmin
- 祝捷祝捷唐俊王全启张博张博
- 关键词：力学模型瓦斯压力
- 载荷作用下煤体变形与渗透性的相关性研究被引量：29
- 2012年
- 利用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,进行了不同气体压力作用下煤样全应力应变过程的瓦斯渗流实验。实验结果显示,煤样渗透率与变形之间存在内在关联,渗透率变化呈现阶段性特点。基于考虑气体吸附性的含瓦斯煤有效应力,建立了加载煤样变形与渗透率的相关性模型,研究受荷煤样变形与瓦斯渗流的相互关系。理论分析表明:当应力控制边界条件时,渗透率与煤样变形密切相关;煤样渗透率的变化受到有效应力、煤样变形模量、孔隙率和气体吸附性的共同作用;有效应力系数是联系煤样变形和渗透率的关键参量。由于理论计算结果与实验曲线较为接近,因此模型反映了不同瓦斯压力下加载煤样变形与渗透率变化的基本特征。
- 祝捷姜耀东孟磊赵毅鑫
- 关键词：煤体变形渗透率有效应力力学模型
- 煤吸附CO_2气体的变形特征及孔隙影响分析被引量：3
- 2017年
- 选取赵各庄和忻州窑的2组煤样,放置于不同压力的二氧化碳气体环境中,观测煤样的径向和轴向变形,并对煤样进行了低温液氮吸附,同时采用Langmuir方程表征煤样应变与气体压力的关系,拟合参数εmax和pL分别反映了煤的最大变形值和煤体变形随气体压力的变化程度;忻州窑煤样的吸附变形和比表面积均大于赵各庄煤样,小孔和微孔含量丰富是造成煤样比表面积和吸附变形增加的根本原因。
- 于鹏程祝捷张博陈孟达李广亮
- 关键词：孔隙结构LANGMUIR方程
- 软弱破碎围岩高强高预紧力支护技术与应用被引量：47
- 2012年
- 为了达到对软弱破碎围岩巷道的一次支护到位,从加固破碎岩体、提高支护阻力和降低围岩采动应力3方面综合研究入手,提出了以高强高预紧力锚网喷主动支护为基础,配合U型钢可缩支架的支护方式,旨在使各支护方式在承载力上优势互补,并且充分调动围岩的承载能力,使支护体系与围岩形成承载整体。基于小康矿和木城涧矿等不同地质条件下的软弱破碎围岩巷道变形破坏原因,分析了软弱破碎围岩巷道破坏特征和高强高预紧力支护技术特点。现场试验结果表明,针对不同地质条件,高强高预紧力支护技术能够通过调动深部稳定岩层的承载能力和提供较大支护阻力等手段有效控制巷道围岩的剧烈收缩,并且一定程度上降低了工作面采动应力的影响,取得了良好的支护效果和经济效益。
- 王宏伟姜耀东赵毅鑫祝捷单如月
- 关键词：软弱破碎围岩支护阻力采动应力
