孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究

煤层气开采过程中,伴随着煤层气不断地吸附、解吸和渗流,煤体产生变形,极易导致煤和瓦斯突出事故。以晋城天地王坡煤矿为例,通过实验室内试验,模拟煤层气在复杂地层漫长的形成和逐渐开采过程,得到了孔隙压力与解吸量、应变的变化关系,并拟合得出其相应关系表达式,揭示了一些新的规律:(1)初期解吸速度较快,解吸量随时间的增长而不断增加,后期解吸速度减缓,解吸量逐渐趋于稳定;(2)孔隙压力与解吸量、应变呈现抛物线曲线关系,随孔隙压力的升高,吸附和膨胀变形占主导,其值均在增大;(3)存在最小孔隙压力值,随孔隙压力的增大,解吸时间增长,孔隙压力越小,吸附解吸规律越不明显,对于晋城天地王坡煤矿3#煤样,该值在1.0MPa左右;(4)不同加载方式对解吸量和变形量影响较大,先部分加载吸附后全部载荷解吸结果同比加全部载荷吸附解吸结果高13%～77%。试验结果可为煤层气(CBM)抽放安全和煤与瓦斯突出防治提供理论依据。     

煤矸石浸泡污染物溶解释放规律研究--阜新市新邱露天煤矿不同风化煤矸石在不同固液比条件下浸泡实验

论文对新邱露天矿不同风化程度的煤矸石在不同固液比条件下溶解释放污染物的规律进行了浸泡实验研究。结果表明:煤矸石溶解释放的主要污染物为总硬度(CaCO3)、硫酸盐(SO42-)、钠(Na )、总溶解性固体(TDS)、氟化物(F-)、耗氧量(OC)和总铁(Fe)等,氯化物(Cl-)、锰(Mn)、锌(Zn)等少量,其它重金属和砷等微量。pH值接近中性。煤矸石风化程度越高,溶解释放的无机盐类污染物量越多,新鲜混合煤矸石溶解释放出较高的氟化物(F-)、耗氧量(OC)和总铁(Fe);固液比对煤矸石中污染物的溶解释放有重要影响。固液比越小,浸泡液中污染物浓度越低,越有利于煤矸石中污染物的溶解释放,单位质量煤矸石溶解释放的污染物量越多,煤矸石中污染物的溶解释放规律受扩散控制;在同一固液比条件下,各污染物浓度变化与浸泡时间成对数曲线关系,即Ct=a bLogt。     

应力作用下煤层气非稳定耦合渗流模型及数值模拟

基于多孔介质渗流力学和流固耦合理论,建立了应力作用下煤储层中煤层气流固耦合数学模型,并根据数学模型的非线性特性,采用多重物理量耦合软件COMSOL Multiphysic进行数值模拟分析,通过模拟结果研究了煤岩体中压力和浓度的分布特性,并且研究了耦合与非耦合情况下压力动态曲线,为模拟煤层气产量预测和预防矿井瓦斯突出提供了理论依据。     

低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟

基于有效应力原理,结合弹塑性几何方程、本构方程及平衡方程建立了应力场控制方程。依据流体力学中的质量守恒原理建立了煤层气、水和煤岩体固体颗粒的渗流场方程;以上方程再配以辅助方程和定解条件构成了应力作用下煤层 气-水流固耦合的数学模型,并对简化模型进行了单相流流-固耦合数值模拟分析,得到了压力动态分布曲线,分析了耦合和非耦合情况对压力分布的影响,进一步为煤层气流-固耦合分析提供了一定的理论基础。     

不同龄期垃圾渗滤液对浅层地下水污染的实验研究

为了深入了解垃圾渗滤液对浅层地下水污染的机理,揭示不同龄期垃圾渗滤液在浅层地下水中多组分运移规律,文章以阜新市垃圾填埋场为研究对象,通过室内土柱对比实验,研究了不同龄期垃圾渗滤液在浅层地下水中多组分运移的机理和规律。结果表明不同龄期垃圾渗滤液在入渗过程中都会引起地下水不同程度的污染,且新鲜垃圾渗滤液较老龄垃圾渗滤液更易污染地下水,其污染机理主要为吸附、解析、溶解、沉淀和离子交换等水岩作用。研究结果为今后垃圾填埋场的治理和地下水的修复提供理论依据。