检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 95-105页

作者：杨竣淞李波波李建华高政宋浩晟段淑蕾贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基... 详细信息

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性。结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的“三段式”变化。其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势。此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势。同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低。热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩。水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低。研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据。

关键词：含水页岩吸附模型甲烷吸附量多重吸附机制热力学

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不同层理倾角煤岩损伤破裂机制及能量响应

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采矿与岩层控制工程学报 2025年第1期7卷 109-125页

作者：柏耀宗李波波任崇鸿李建华叶平平王恒宇贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

由于煤岩含有多种层理构造,在宏观上具有典型的横观各向同性特征,对煤岩的损伤破坏及能量演化等具有显著影响。基于能量耗散理论,推导不同层理倾角煤岩变形破坏过程的弹塑性应变、损伤变量及各能量表达式,并建立考虑不同层理倾角的能量... 详细信息

由于煤岩含有多种层理构造,在宏观上具有典型的横观各向同性特征,对煤岩的损伤破坏及能量演化等具有显著影响。基于能量耗散理论,推导不同层理倾角煤岩变形破坏过程的弹塑性应变、损伤变量及各能量表达式,并建立考虑不同层理倾角的能量耗散-损伤本构模型,定量表征了层理倾角与损伤变量、各峰值能量之间的对应关系,探究了荷载作用下层理倾角对煤岩力学和能量响应特征的影响。研究结果表明:(1)不同层理倾角煤岩的能量转换均呈现阶段性演化,分别对应不同破坏阶段;在恒轴压卸围压及不同围压三轴压缩条件下,随层理倾角的增大,峰值弹性能及耗散能均表现出先减小后增大的“U”形趋势,与煤岩峰值强度随层理倾角的变化基本对应,两种条件下层理倾角分别为60°~90°、45°~90°时变化最为敏感,表现为能量角度的各向异性。(2)根据不同层理倾角煤岩能量耗散过程,进一步构建了考虑层理倾角的能量耗散-损伤本构模型,并引用公开发表的试验数据进行验证和分析,结果显示,该模型能够较好地描述不同层理倾角煤岩在常规三轴压缩、恒轴压卸围压等荷载条件下的煤岩变形破坏特征,表明所构建的模型具有较好的适用性。(3)不同层理倾角煤岩耗散能Ud与损伤变量D的演化具有较好的一致性。随轴向应变的增大,二者均经历了由缓到急再趋于平缓的过程,总体呈“S”形变化趋势;随层理倾角的增加,损伤变量D与耗散能Ud均呈现出先减小后增加的“U”形趋势,当层理倾角为90°时,煤岩峰值耗散能Ud与损伤变量D均达最大值,煤岩极易发生破坏。研究结果可为探寻矿压显现规律、煤巷帮部失稳诱发机理和防治冲击地压等矿井灾害提供参考。

关键词：层理倾角煤岩能量演化损伤本构方程破裂机制

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考虑动态滑脱的页岩微裂隙表观渗透率演化机制

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煤炭科学技术 2023年第11期51卷 129-138页

作者：丁云娜李波波成巧耘段淑蕾宋浩晟贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型。同时,结合滑脱系... 详细信息

为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型。同时,结合滑脱系数与固有渗透率间的函数关系,量化有效应力和气体吸附等因素对滑脱系数的影响,探讨页岩气渗流过程中滑脱系数动态演变过程,并验证模型可靠性。此外,结合敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数对滑脱系数的影响。结果表明:(1)恒定外应力和恒定有效应力条件下,随孔隙压力逐渐增大,受气体吸附与滑脱效应的耦合影响,表观渗透率呈减小趋势;(2)当外应力恒定时,气体分子平均自由程随孔隙压力增大而减小,滑脱效应减弱,一阶、二阶滑脱系数C_(1)、C_(2)减小,整体滑脱系数B增大;当有效应力恒定时,页岩气渗流通道受制于气体吸附的影响而逐渐减小,C_(1)、C_(2)和B逐渐增大;(3)基于模型敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数与滑脱系数之间的互馈机制,其中微裂隙压缩性系数、分形维数导致固有渗透率增大,而C_(1)、C_(2)、B减小;内膨胀系数的增大导致固有渗透率减小,C_(1)、C_(2)、B增大。研究所得结论将为页岩气开采提供一定的理论支撑。

关键词：页岩气开采有效应力气体吸附滑脱系数表观渗透率分形理论

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应力作用下含水煤岩渗透率及水膜动态演化机制

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煤炭科学技术 2023年第6期51卷 91-100页

作者：段淑蕾李波波成巧耘宋浩晟贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

为探究应力−吸附−水与滑脱效应多因素综合作用下煤岩渗透率演化机制,考虑应力−吸附诱导煤岩变形的影响,修正水膜厚度表达式,并分析煤岩孔隙的动态变化。基于此,进一步量化含水煤岩气体滑脱效应的强度,建立考虑应力−吸附−水与滑脱效应多... 详细信息

为探究应力−吸附−水与滑脱效应多因素综合作用下煤岩渗透率演化机制,考虑应力−吸附诱导煤岩变形的影响,修正水膜厚度表达式,并分析煤岩孔隙的动态变化。基于此,进一步量化含水煤岩气体滑脱效应的强度,建立考虑应力−吸附−水与滑脱效应多因素综合作用的煤岩渗透率模型。此外,结合煤岩渗透率试验研究,通过试验数据验证渗透率模型的可靠性,以揭示应力−吸附−水多因素综合作用下煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子的演化机制。研究结果表明:同一含水饱和度条件下,煤岩渗透率随有效应力增大先急剧减小后趋于平缓;同一有效应力条件下,煤岩渗透率随含水饱和度增大逐渐减小。水膜厚度在应力−吸附−水作用下动态变化,水膜厚度与应力、吸附呈负相关趋势,而与含水饱和度呈正相关趋势;随含水饱和度增大,滑脱因子逐渐增大,但在低应力条件下,增大趋势平缓,高应力条件下增大趋势急剧。此外,基于气−液−固表面分离压,推导应力−吸附作用下正方形、正三角形内动态水膜表达式,并分析不同几何形态孔隙的煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子演化机制的差异。其中,因角孔存在,不同几何形态孔隙内水膜厚度从大至小排序为圆形、正方形、正三角形,煤岩渗透率排序与其相反;圆形孔隙内滑脱因子较含角孔隙更大,而正方形与正三角形孔隙内滑脱因子差异较小。

关键词：煤岩动态水膜渗透率模型滑脱效应孔隙几何形态

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考虑裂隙粗糙度的煤岩滑脱效应及渗透率演化机制研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：曾星艺李波波李建华段淑蕾丁云娜杨竣淞贵州大学矿业学院贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙... 详细信息

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙表面相对粗糙度，建立综合考虑应力、滑脱效应及裂隙表面相对粗糙度的煤岩表观渗透率理论模型，并探讨了裂隙表面相对粗糙度对气体滑脱因子的影响，通过煤岩渗透率的实验室测试结果进行验证和分析。研究结果表明：（1）通过扫描电镜试验观测到孔裂隙结构表面存在粗糙微元，同时低温氮气吸附试验结果表明，煤岩孔裂隙结构发育，存在分形特征且非均质性较强。（2）煤岩裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元分形维数的增大而增大。当粗糙微元分形维数恒定时，裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元的尺度比例ε的增大而减小，煤岩裂隙开度b越小，裂隙表面相对粗糙度对裂隙开度越敏感。（3）随着裂隙表面相对粗糙度的增大，滑脱效应增强。（4）在初始滑脱因子相同时，随着孔隙压力的增大，煤岩表观渗透率逐步降低而趋向平缓。滑脱效应对煤岩渗透起促进作用，滑脱系数越大，其作用效应越强。

关键词：六盘水煤矿吸附模型粗糙度滑脱效应渗透率模型

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考虑气、水吸附及应力的各向异性渗透率模型研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：张小雨李波波李建华贾荔丹丁云娜宋浩晟贵州大学矿业学院贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律... 详细信息

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律，本文基于煤岩各向异性的结构特征及立方定律，构建考虑含水率、气体压力和应力多因素影响的各向异性渗透率模型。提出吸气膨胀参数Cs和吸水膨胀参数Cθ，对基质吸附气体诱导的膨胀变形和基质吸附水分诱导的膨胀变形进行量化。利用公开发表的试验数据与本文渗透率模型的计算值进行对比，模型计算结果与试验数据变化规律一致，所建模型较好地反映气、水吸附与应力协同作用下瓦斯渗流特性。研究结果表明：在真三轴应力作用下，不同方向的渗透率存在差异，气体渗流表现出较强的各向异性；恒定气体压力及外应力下，渗透率随含水率的增大呈减小的变化趋势；渗透率随含水率的变化与Cθ随含水率的变化呈相反的趋势，与Cs随气体压力的变化呈相同的趋势；在敏感性分析中，分别对吸气膨胀参数Cs、吸水膨胀参数Cθ及孔隙度φ进行10%的正负扰动，发现Cθ对煤岩渗透率演化的影响最大，孔隙度φ对煤岩渗透率演化的影响最小。研究结果可为准确评估煤岩渗透率提供理论依据，同时也为提高瓦斯抽采率提供理论指导。

关键词：各向异性渗透率含水率应力瓦斯抽采

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考虑虚拟边界与应力耦合的页岩渗透率模型

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大庆石油地质与开发 2024年第5期43卷 166-174页

作者：叶平平李波波吴学海宋浩晟段淑蕾成巧耘贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况,基于毛细管层序模型,采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法,按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加,建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明:新建渗透率模型计算曲线与... 详细信息

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况,基于毛细管层序模型,采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法,按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加,建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明:新建渗透率模型计算曲线与试验实测值吻合较好,可以较好揭示页岩纳米孔体相气体流动情况;与Lu模型和S&D模型相比,新建模型考虑虚拟边界与应力的耦合,表观渗透率模型计算曲线与试验结果更为吻合,且能很好地反映实测值与孔隙压力所呈现的变化规律,具有较好的优越性;页岩力学参数(弹性模量、泊松比)、Langmuir应变常数及裂隙压缩系数对页岩渗透率起抑制作用,主要表现为其值越大,页岩渗透率越小;初始渗透率对页岩渗透率起促进作用,表现为其值越大,页岩渗透率越大。研究成果可为页岩气开发提供理论支撑。

关键词：页岩气开采渗透率虚拟边界层序模型应力/应变黏性流动克努森扩散

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金属离子对蒙脱石颗粒水化作用影响及机理

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矿产综合利用 2024年第3期45卷 37-42,85页

作者：杨咏莉程伟黄雯昊贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^... 详细信息

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)及Al^(3+)对蒙脱石沉降特性的影响,并采用微量热仪、Zeta电位分析仪及红外光谱仪等表征手段揭示金属离子对蒙脱石水化作用及沉降行为的影响机理。结果表明,与Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)相比,蒙脱石悬浮液或含蒙脱石煤泥水在加入Al^(3+)、Ca^(2+)后,可获得较小的沉降压缩层体积和上清液浊度,沉降效果较好。机理分析表明,加入金属离子可压缩蒙脱石表面双电层厚度,抑制蒙脱石水化作用,有利于蒙脱石聚团沉降。研究结果对处理含蒙脱石煤泥水具有一定指导意义。

关键词：矿业工程蒙脱石煤泥水水化作用 Zeta电位分析微量热仪

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难处理金矿预氧化过程中载金包裹体的相变与重构研究进展

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矿产综合利用 2024年第5期45卷 85-94页

作者：吴甜甜沈智慧王建龙何桂旭邱跃琴贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

这是一篇矿业工程领域的论文。在“双碳”和难处理金矿资源“压舱石”背景下,预氧化是难处理金矿高效提金的有效预处理方法。有效破坏微细浸染金包裹体,消除或避免有害物质对金的钝化、劫金或二次包裹作用,是决定难处理金矿中金回收率... 详细信息

这是一篇矿业工程领域的论文。在“双碳”和难处理金矿资源“压舱石”背景下,预氧化是难处理金矿高效提金的有效预处理方法。有效破坏微细浸染金包裹体,消除或避免有害物质对金的钝化、劫金或二次包裹作用,是决定难处理金矿中金回收率高低的关键和瓶颈问题。明晰预氧化过程中载金物质的相变重构演化规律,对定向破坏载金包裹体和高效浸金至关重要。本文概述了难处理金矿的典型特征与现有预氧化技术,总结了焙烧氧化、热压氧化、生物氧化、化学氧化及其他预氧化过程中载金包裹体的相变重构研究进展。结果表明,载金硫化物通过预氧化主要转变为铁(砷)氧化物和硫(砷)酸盐,受氧化温度、气氛或含氧量、酸碱环境、氧化还原电位、菌种特性等多因素耦合作用,也可能转变为单质硫、氧化硫、硫代硫酸盐、黄钾铁矾和臭葱石等次生产物,黄钾铁矾、氧化铁和硫酸钙等是导致金二次包裹的主要固相物质。低温低压中性热压氧化,高效嗜热嗜碱耐砷菌种驯化、多因素耦合下的细菌氧化过程强化,绿色高效氧化剂筛选、基于多场耦合的化学氧化等预氧化工艺开发与微观机制仍需系统深入研究。矿石特性、预氧化过程反应、载金物质相变重构与金回收率之间的耦合关系及调控是未来难处理金矿绿色高效预氧化领域的研究热点与难点。

关键词：矿业工程难处理金矿预氧化载金包裹体物相转变物相重构

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孔隙压力循环加卸载下煤岩渗流演化机制研究

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中国矿业大学学报 2023年第4期52卷 739-749页

作者：叶平平李波波吴学海宋浩晟成巧耘许江贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

为探究孔隙压力周期性变化对煤岩变形和渗流特性的影响,采用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置,开展孔隙压力循环加卸载下煤岩的变形及渗流试验.基于基质-裂隙相互作用的重要性,引入内膨胀系数以量化气体吸附对裂隙体积模量的影... 详细信息

为探究孔隙压力周期性变化对煤岩变形和渗流特性的影响,采用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置,开展孔隙压力循环加卸载下煤岩的变形及渗流试验.基于基质-裂隙相互作用的重要性,引入内膨胀系数以量化气体吸附对裂隙体积模量的影响,并进一步修正Betti-Maxwell互易定理,构建气体吸附效应控制下的煤岩渗流模型.结果表明:当有效应力恒定时,煤岩轴向应变、径向应变和体积应变随孔隙压力的增大而减小;相同孔隙压力下,随循环次数增大,煤岩体积应变和径向应变呈减小趋势,而轴向应变呈增大趋势.在孔隙压力加载的过程中,煤岩渗透率先迅速减小后趋于平缓,而卸载时煤岩渗透率有所恢复,但均小于加载阶段;相同孔隙压力下,随循环次数增大,煤岩渗透率呈减小趋势.新建模型所呈现的渗透率演化过程与试验测试结果基本保持一致,表明该模型可较好地描述孔隙压力循环加卸载下煤岩渗流演化过程.探讨不同循环次数下内膨胀系数演化规律,并发现在孔隙压力加载过程中,内膨胀系数随循环次数的增大而增大;而孔隙压力卸载过程中,内膨胀系数随循环次数的增大而减小.研究结果可为合理布置瓦斯抽采钻孔提供理论指导,对井下瓦斯高效抽采和瓦斯灾害防治具有重要意义.

关键词：煤岩孔隙压力渗透率互易定理循环加卸载

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