检索结果-内蒙古大学图书馆

中国煤炭 2023年第4期49卷 22-28页

作者：邹勇姜永东杨启军谢英亮王德平刘华君四川川煤石洞沟煤业有限责任公司四川省广元市628208 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆市沙坪坝区400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆市沙坪坝区400044

为了研究急倾斜中厚煤层综采工作面开采过程中顶板破断特征、覆岩垮落规律及支架受力情况,以石洞沟煤矿31111工作面为工程背景,采用相似模拟实验研究了急倾斜中厚煤层矿山压力与岩层移动规律,获得急倾斜煤层开采顶板、底板、支架的应力... 详细信息

为了研究急倾斜中厚煤层综采工作面开采过程中顶板破断特征、覆岩垮落规律及支架受力情况,以石洞沟煤矿31111工作面为工程背景,采用相似模拟实验研究了急倾斜中厚煤层矿山压力与岩层移动规律,获得急倾斜煤层开采顶板、底板、支架的应力分布规律,顶板岩层断裂与移动规律,并揭示了急倾斜煤层开采基本顶断裂的“厂”型结构;同时还进行了采动影响下采区巷道矿山压力与显现研究,获得急倾斜煤层群开采下部煤层采区巷道合理布置的区域。研究成果为该矿31111工作面综采液压支架选型、工作面岩层控制以及下部煤层采区巷道位置选择提供了重要参考依据。

关键词：急倾斜煤层相似模拟矿山压力覆岩移动

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3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用

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岩土力学 2019年第8期40卷 3263-3273页

作者：大久保诚介汤杨许江彭守建陈灿灿严召松重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室

介绍了全场3D-DIC系统,在试样周围均匀布置三组3D采集元,利用散斑图像的采集,尽可能在较大范围内捕捉试样表面的变形并进行分析。为了验证3D-DIC系统测量结果的可靠性,以江持安山岩为试验材料,进行了单轴压缩条件下的恒定应变速率和交... 详细信息

介绍了全场3D-DIC系统,在试样周围均匀布置三组3D采集元,利用散斑图像的采集,尽可能在较大范围内捕捉试样表面的变形并进行分析。为了验证3D-DIC系统测量结果的可靠性,以江持安山岩为试验材料,进行了单轴压缩条件下的恒定应变速率和交替应变速率试验。通过3D-DIC系统的测量结果与应变片测量结果的对比发现,两者吻合度较好,表明3D-DIC系统能够满足岩石力学试验非接触式、可视化变形测量的需求。另外以田下凝灰岩为试验材料,通过图像分析得到了加载过程中岩石表面的全场变形信息,发现岩石变形的不均匀性和应变局部化现象,表明利用3D-DIC系统对岩石破裂过程变形测量比传统变形测量方法更具有优越性,为岩石力学试验研究提供了一种新的、便捷的测试方法。

关键词：三维数字图像处理岩石力学非接触式不均匀性变形全场应变

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煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律

煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律

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煤炭学报大讲堂——2022“新锐科学家’成果分享会

作者：彭守建贾立许江陈捷仁戴诗杰陈月霞重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆 400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 华北科技学院应急技术与管理学院河北廊坊 065201

为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识，运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置，开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验，分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力... 详细信息

为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识，运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置，开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验，分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场和煤体变形场的实时演化特征及多物理场耦合作用机制.研究结果表明：①在同步抽采过程中，应力Ⅳ区煤体温度下降速率最快，其次为应力Ⅰ区和应力Ⅱ区，应力Ⅲ区的温度下降速度最慢，不同区域瓦斯压力衰减特征与煤体温度下降规律具有相似性.煤体变形受煤体温度和瓦斯压力的耦合作用影响，使煤体变形呈非线性增加.应力Ⅳ区煤体变形量最大，应力Ⅲ区由于受泊松效应影响，其煤体变形大于应力Ⅰ区和应力Ⅱ区.②在同步抽采过程中，各应力区域煤体变形具有阶段性变化特征，分为变形延迟阶段、变形启动阶段和变形二次递增阶段，变形延迟的实质是煤层中大量分布的微孔和小孔，对吸附态瓦斯脱附的束缚作用，加上煤基质对瓦斯的毛细凝结作用，导致瓦斯解吸滞后，从而出现煤体变形延迟现象.③各应力区域煤体变形的动态响应受到有效应力压缩效应、基质收缩效应、解吸热收缩效应和泊松效应等共同影响，泊松效应对应力Ⅲ区起主导作用，有效应力压缩效应是突破变形延迟现象的关键因素，解吸热收缩效应和基质收缩效应是煤体变形二次递增的主要原因.

关键词：瓦斯抽采多物理场煤体变形响应特征耦合机理

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不同成因结构面各向异性特征及其剪切力学特性

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岩土力学 2019年第9期40卷 3291-3299页

作者：彭守建岳雨晴刘义鑫许江重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

岩体结构面具有明显的各向异性,其直接影响岩体的变形特性、力学特性与渗流特性,因此对结构面的各向异性特征开展量化分析尤为重要。针对不同成因(劈裂、剪切)结构面,利用结构面量化参数(节理粗糙度系数JRC、节理平均倾角θ、分形维数D... 详细信息

岩体结构面具有明显的各向异性,其直接影响岩体的变形特性、力学特性与渗流特性,因此对结构面的各向异性特征开展量化分析尤为重要。针对不同成因(劈裂、剪切)结构面,利用结构面量化参数(节理粗糙度系数JRC、节理平均倾角θ、分形维数D_B)对其各向异性特征进行了分析,研究了各向异性特征对其剪切力学特性的影响。研究结果表明:(1)在劈裂断裂结构面中,平行劈裂方向的JRC与θ值普遍大于垂直方向,且随角度变化波动较小,D_B在对角线方向变化较大,其值与所取剖面线长度有关;而在剪切断裂结构面中,平行剪切方向的JRC和θ值与垂直方向无明显差别,但D_B同样在对角线方向变化较大;(2)在评价结构面各向异性时,采用θ、D_B等参数评价时,劈裂断裂结构面与剪切断裂结构面各向异性系数无明显差别,采用JRC作为评价参数时,其各向异性系数差异较大,能较好反映不同结构面之间的差异特征;(3)剪切断裂结构面的峰值剪切荷载和法向位移均高于劈裂断裂结构面,两种结构面的剪胀角达到峰值时的剪切位移相近,剪切断裂结构面的开度分布较为集中且普遍较大,劈裂断裂结构面开度分布则较为分散。

关键词：结构面劈裂剪切各向异性力学特性

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循环剪切荷载作用下充填物对结构面剪切特性影响试验研究

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岩土力学 2019年第5期40卷 1627-1637页

作者：许江瞿佳美刘义鑫彭守建王威吴善康重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

利用相似材料复制劈裂结构面,进行常法向应力下循环剪切试验,研究无充填、充填黄泥3mm、充填石膏3mm和充填岩屑3 mm条件下结构面循环剪切强度、变形和形貌演化特性。结果表明:(1)循环剪切中占主导地位的破坏模式会发生改变,无充填时由... 详细信息

利用相似材料复制劈裂结构面,进行常法向应力下循环剪切试验,研究无充填、充填黄泥3mm、充填石膏3mm和充填岩屑3 mm条件下结构面循环剪切强度、变形和形貌演化特性。结果表明:(1)循环剪切中占主导地位的破坏模式会发生改变,无充填时由剪断破坏向磨损破坏转化,充填黄泥时主要为滑移破坏,充填石膏时由剪断破坏向滑移破坏再向磨损破坏转化,充填岩屑时由剪断破坏向磨损破坏转化。(2)随着循环剪切次数增加,无充填和充填黄泥时峰值剪应力以减速率减小,充填石膏和岩屑时峰值剪应力先减小再以减速率增大,充填物会弱化结构面循环剪切强度,其中以黄泥的弱化影响最大。(3)不同充填材料条件下,结构面循环剪切中平均剪胀角均以减速率减小,有充填时循环剪切中剪缩现象更明显,其中充填黄泥时剪缩幅度最小,充填石膏时剪缩幅度最大。(4)有充填物条件下,循环剪切后结构面磨损程度比无充填条件下要小,其中以充填黄泥时磨损程度最小,充填石膏时磨损程度相对最大。

关键词：结构面循环剪切充填物破坏模式剪切特性

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充填物性质影响结构面剪切特性试验研究

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岩土力学 2019年第11期40卷 4129-4137页

作者：许江雷娇刘义鑫邬君宇重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

通过自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展了无充填结构面和充填石膏、岩屑、黄泥结构面的剪切试验。利用三维光学扫描技术,研究了结构面的三维形貌特征和裂隙开度演化。结果表明:充填结构面的峰值剪应力和法向位移由充填石膏、岩... 详细信息

通过自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展了无充填结构面和充填石膏、岩屑、黄泥结构面的剪切试验。利用三维光学扫描技术,研究了结构面的三维形貌特征和裂隙开度演化。结果表明:充填结构面的峰值剪应力和法向位移由充填石膏、岩屑到黄泥依次递减,受充填物强度影响较大;无充填结构面由于直接接触,剪切后表面发生明显磨损,结构面粗糙度系数(JRC)整体减小且变化最为显著,充填石膏和岩屑结构面的JRC变化次之,充填黄泥结构面几乎没有变化;充填物破坏和结构面磨损主要受裂隙开度演化和局部应力集中的影响。随着剪切位移的增大,在裂隙开度较小的区域,应力分布较大,充填物易沿此处破碎,无充填结构面沿此处严重磨损。

关键词：充填结构面充填物剪切破坏裂隙开度演化

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不同充填度下岩体剪切-渗流耦合试验研究

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岩土力学 2019年第9期40卷 3416-3424,3434页

作者：许江邬君宇刘义鑫雷娇重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展不同充填度下含结构面砂岩相似材料剪切-渗流耦合特性试验研究。结果表明:(1)在恒定水压情况下,充填度越大,相似材料的峰值剪应力越小,法向位移越大且发生剪缩现象,一定充填度范围内流量... 详细信息

利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展不同充填度下含结构面砂岩相似材料剪切-渗流耦合特性试验研究。结果表明:(1)在恒定水压情况下,充填度越大,相似材料的峰值剪应力越小,法向位移越大且发生剪缩现象,一定充填度范围内流量峰值也越大;(2)剪切过程中流量变化主要受充填物中产生的裂隙控制,剪切位移越大,裂隙越发育,流量越大。法向位移对流量变化有一定影响,但随着充填度的增大,影响越来越小;(3)随充填度的增加,充填物的破碎程度逐渐增大。充填度较小时,其主要受到裂隙开度的控制;充填度较大时,主要受法向力影响。由于渗透水的软化作用,结构面的磨损程度逐渐减小。

关键词：相似材料充填度结构面剪切-渗流耦合特征

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不同地应力条件下平行钻孔抽采瓦斯运移特性实验分析

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重庆大学学报（自然科学版） 2019年第8期42卷 79-89页

作者：彭守建贾立许江张超林郭世超重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

利用自主研发的“多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统”,开展了不同地应力水平下平行钻孔瓦斯抽采的物理模拟实验,研究结果表明:1)平行钻孔瓦斯抽采中,抽采前期压降曲线斜率大,中、后期压降曲线斜率相对较小,并且相邻抽采管之间瓦斯解... 详细信息

利用自主研发的“多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统”,开展了不同地应力水平下平行钻孔瓦斯抽采的物理模拟实验,研究结果表明:1)平行钻孔瓦斯抽采中,抽采前期压降曲线斜率大,中、后期压降曲线斜率相对较小,并且相邻抽采管之间瓦斯解吸速率较边界抽采管快,任意时刻平行或垂直抽采管方向气压变化值均关于抽采管对称,离抽采管抽采段越近,瓦斯解吸速率越快,瓦斯解吸速率与距离抽采管连接段远近无关;2)瓦斯抽采中,随着地应力增加,瓦斯解吸速率减缓,压降漏斗收缩变小,瓦斯有效解吸面积变小,且地应力对消除突出危险区域出现时间影响差异不明显,但随着地应力增加,消突范围渐缩小;3)瓦斯抽采中,瞬时流量随时间演化可分为急速升高、快速衰减和极限抽采三个阶段,并且随着地应力增加,瞬时流量峰值减小,瞬时流量衰减速率减缓,瓦斯累积流量降低,累积流量增长速率减缓,抽采效率降低。

关键词：平行钻孔地应力物理模拟抽采流量瓦斯压力

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顺层钻孔布置间距对煤层瓦斯抽采效果影响的物理模拟试验研究

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岩土力学 2019年第12期40卷 4581-4589页

作者：许江宋肖徵彭守建张超林李奇贤张小蕾重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距... 详细信息

基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距离的减小,下降速率加快;当受抽采叠加效应影响时,在相同距离条件下抽采管之间区域的气压下降速率大于外侧,且在抽采开始后该气压差异迅速到达峰值后呈下降趋势,而距离抽采管越近的区域,或随钻孔布置间距增加,叠加效应均减弱;在煤层垂直于钻孔的断面上,气压梯度与抽采瞬时流量存在幂函数关系,随着钻孔布置间距减小,或数量增加,同一位置的气压下降速率增大,抽采瞬时流量下降速率加快,累计流量增加,煤层渗透性系数ɑ值增大,说明煤层瓦斯抽采效率更高。研究结果可为现场合理布置抽采钻孔提供一定的理论依据。

关键词：物理模拟钻孔间距瓦斯压力抽采流量抽采叠加效应

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考虑断裂韧性影响的页岩气储层可压性评价方法

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煤田地质与勘探 2019年第5期47卷 131-137页

作者：张辰庆许江彭守建闫发志吴斌岳雨晴重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤层气瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

可压性是衡量页岩气储层对压裂改造响应程度的重要依据,目前针对页岩可压性常用脆性指数对其进行评价。但在实际运用中存在脆性指数相近,实际压裂效果却差别甚远的问题。为了弥补利用脆性指数进行页岩气储层可压性评价的不足,在考虑断... 详细信息

可压性是衡量页岩气储层对压裂改造响应程度的重要依据,目前针对页岩可压性常用脆性指数对其进行评价。但在实际运用中存在脆性指数相近,实际压裂效果却差别甚远的问题。为了弥补利用脆性指数进行页岩气储层可压性评价的不足,在考虑断裂韧性影响的基础上引入临界机械能释放率,综合了Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧性对岩石裂缝发育的影响,并定义平均临界机械能释放率。最后结合平均临界机械能释放率和脆性指数,初步建立了以裂缝发育指数为量化指标的页岩气储层可压性评价模型。基于焦石坝龙马溪组焦页48-2HF井测井资料,计算出其弹性模量、泊松比、Ⅰ型及Ⅱ型断裂韧性,并根据构建的裂缝发育指数模型,得出页岩储层可压性随埋深的变化关系。结合现场微震资料,验证了该模型能有效预测页岩气储层可压性随埋深的变化趋势,为页岩气实际开发过程中优选页岩储层压裂段提供可靠方法。

关键词：页岩气储层可压性评价脆性指数断裂韧性裂缝发育指数龙马溪组四川焦石坝

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