复杂管网中瓦斯爆炸冲击波与火焰波传播实验研究

为了进一步探究瓦斯爆炸冲击波火焰波的传播特性,在自行设计并搭建的复杂管网中进行瓦斯爆炸实验.实验中利用高精度压力传感器和温度传感器收集压力变化和温度峰值数据;使用火焰传感器采集爆炸过程中出现的火焰波信号,根据理论公式计算得出火焰波传播速度;利用Origin软件对实验数据进行综合处理,研究复杂管网中瓦斯爆炸时的冲击波、火...     

电气石活化水效应的应用

为充分利用电气石的天然电极性和远红外发射特性,利用核磁共掁方法研究了电气石对水分子团簇结构的影响。实验结果表明：电气石能够降低水分子的¹⁷O 核磁共振（NMR）半高宽,并且降低的幅度与电气石的粒径呈正相关关系;若将电气石烧成陶粒后,则其对水分子的¹⁷O NMR半高宽降低的幅度更大。另外活化水的时效性测试结果表明,活化水在放置480 h之后,仍然可以保持良好的活性。     

榴辉岩石榴石中的水分子团：超高压变质过程中流体的证据

通过透射电镜，我们在大别山榴辉岩的石榴石中识别出水分子团。这证明 在大陆地壳岩石俯冲的过程中，石榴石作为水的载体是可以将水携带到地幔深处。而石榴石中的水分子团为超高压变质过程中有流体存在提供了有力的证据。     

地球内部高温超高压流体的水热金刚石压砧原位观测

地球内部极端条件下流体原位观测实验研究有了巨大进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量水和水合物结构性质,已经获得关于地球内部流体的分子-原子尺度信息的新实验数据。本次研究通过金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃/3GPa)NaCl-H_2O和NaCl-D_2O-H_2O的红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构。发现高压高温水分子OH振动频率随温度升高向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网络破坏。水分子OH振动频率随盐度升高向高波数变化。水分子的其它方式运动的频率也随温度改变。实验说明了水分子在极端条件下的结构和运动方式。地球内部由深到浅,不同深度上的流体性质不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力改变,水的性质在临界态会出现突变。这些变化可以用高压高温的水的各种谱学特征来表征。水的性质取决于水的分子结构(键态)、分子振动方式。在跨越临界区时的水性质异常涨落与水分子结构变化、分子振动形式变化和氢键网络破坏有关。高温超高压流体原位红外谱观测实验是从分子尺度认识地球内部流体性质。水分子尺度的信息有利于我们深入理解地球深部流体性质、活动及物质相互作用,有利于理解岩石圈和地球深内部过程。     

闽安煤矿煤层瓦斯分布规律及其控制因素研究

根据煤层瓦斯参数测定结果,分析闽安煤矿瓦斯分布规律及其控制因素。研究表明瓦斯赋存的地质控制因素主要有煤层的埋藏深度、煤层围岩、水文地质条件、煤层厚度以及煤化程度,其中煤层埋藏深度、煤层围岩为主要控制因素。研究区为富甲烷片区,故应引起高度重视,切实做好防治瓦斯爆炸与瓦斯突出工作。     

颗粒膨胀对膨润土复合衬垫防渗性能的影响及介观机制分析

膨润土复合衬垫(geosynthetic clay liners,GCL)的防渗性能与膨润土颗粒水化后的多孔介质特性密切相关。通过建立去离子水环境下颗粒尺度GCL渗流的COMSOL数值计算模型,量化研究了颗粒膨胀对GCL有效孔隙率、迂曲度以及渗透系数的影响。研究结果表明,介观尺度膨润土颗粒的膨胀是影响GCL整体有效孔隙率、迂曲度及最终渗透系数的关键因素。膨润土颗粒膨胀会明显影响流径数量及流径通道宽度。当GCL的渗透系数接近10^-11 m/s量级时,存在一条明显的主流径,初始孔隙率从0.5上升至0.6时,颗粒膨胀后的有效孔隙率从0.07上升至0.11,最小流径通道的宽度约为0.001 mm,大约为水分子的2 500倍。随着膨润土颗粒的膨胀,GCL内主流径迂曲度逐渐增加。当初始细颗粒直径为0.1 mm,初始孔隙率从0.5增加至0.6时,GCL内主流径迂曲度在1.2～1.4之间,但所有初始孔隙率下的主流径迂曲度变化范围在0.07左右。同时,渗透系数接近10^-11 m/s量级时,膨润土颗粒膨胀对GCL渗透系数的影响非常显著,当孔隙膨胀率大于0.96后...     

依靠科技进步 遏制煤矿瓦斯爆炸事故

煤矿瓦斯爆炸事故是当前社会关注的焦点。分析了煤矿瓦斯爆炸事故产生的原因,提出了依靠科技进步,利用钻探工程技术治理煤矿瓦斯灾害,有针对性地提出了治理瓦斯事故的建议。     

东欢坨矿8煤瓦斯异常的地质因素

运用压汞法和等温吸附法对开滦矿区东欢坨矿8煤储层特征进行研究,结合矿井实测瓦斯涌出量数据,分析了控制东欢坨矿8煤瓦斯异常涌出的地质因素。结果表明:瓦斯异常主控地质因素为地质构造及水文地质特征,东欢坨矿"水大瓦斯小,水小瓦斯大"的赋存规律明显。矿井瓦斯赋存形式主要为游离态,表现出在压性断层带时,瓦斯涌出量较小;在未导通煤系含水层情况下,张性断层带往往煤体破碎、孔裂隙相对发育,瓦斯涌出量显著增大,而在断层导通煤系含水层的水文异常区,瓦斯涌出量有明显减小的趋势。东欢坨矿瓦斯涌出量受多种因素的控制,筛选出煤层埋深、煤层厚度、煤层顶板含泥率和断层数作为主要控制因素,建立了具有较好相关性的瓦斯涌出量多变量数学预测模型;并通过灰色系统理论建模软件对瓦斯涌出量和各影响因子之间的关联度进行分析,得到断层数是瓦斯涌出量的最主要影响因素。      

坑道口部管棚加固抗爆性能模型试验研究

正确评估管棚加固围岩的抗爆性能,对坑道口部防护设计十分重要。基于相似模拟理论,用不同配比的水泥土替代自然岩体和注浆岩体,用塑料管替代钢管,模拟管棚超前支护坑道口部在爆炸荷载作用下的抗爆性能。制作了口部相似模型3件,模型长×宽×高为2 m×2.2 m×2 m,在顶部直接爆炸,分别模拟无管棚、1层管棚和3层管棚下,坑道口部动力响应和破坏特征。试验表明：管棚超前支护能有效加固坑道围岩,整体性增强,受力分布合理;随着管棚层数增加,口部破坏明显减弱,拱顶破坏范围从1.55 m减小到0.45 m、主裂缝最大宽度由25 mm减小到3 mm、网状裂缝最大宽度由24 mm减小到0.3 mm、裂缝条数由14条减少到3条、模型顶部爆坑体积由0.12 m3减小到0.05 m3。管棚超前支护能有效地将爆炸荷载的破坏作用控制在管棚加固层之外,抗打击能力明显增强。     

两类榴辉岩的石榴石变形特征差异——来自TEM研究的证据

大陆碰撞造山带中超高压榴辉岩从变形程度上通常可以分为面理化榴辉岩和块状榴辉岩两类。本文利用透射电子显微镜对中国大陆科学钻探主孔岩心中面理化榴辉岩和块状榴辉岩的石榴石变形特征进行了比较研究。结果表明:(1)面理化榴辉岩中石榴石的位错密度比块状榴辉岩中石榴石的位错密度高大约3个数量级,位错密度达1.2×1010/cm2。并且有水分子团与高密度位错共存,表明主导石榴石发生强烈塑性变形的机制为水弱化的位错滑移。(2)块状榴辉岩中石榴石的位错密度低,没有观察到水分子团,虽然在局部发现有位错网,但总体上仍呈刚性。(3)两类榴辉岩的石榴石中占主导地位的位错滑移系都是1/2<111>{110},其次为<100>{010}。本文对变形石榴石晶体中水的赋存状态、水弱化机制及变形石榴石形态优选方位与晶格优选方位不协调问题进行了讨论:(1)水在石榴石晶体中有三种可能赋存状态:第一种是吸附于位错管道中的极化水分子;第二种是通过晶体表面以及位错管道扩散进入晶格的间隙水分子;第三种是以4OH-替代SiO44-形式的结构水。(2)石榴石水弱化机制有两种可能:一种是水弱化促进的位错滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中起主导作用;另一种是水弱化促进的扩散和颗粒边界滑移机制,在面理化榴辉岩石榴石的塑性变形中只起次要作用。(3)变形石榴石不产生明显的LPO是由其晶体结构本身特征所决定的,并不能排除其主导变形机制仍然是位错滑移的可能性。     

Sur le mécanisme des éruptions basaltiques sous-marines à faibles profundeurs et la genèse d'hyaloclastites associées

A basaltic eruption occurring in relatively shallow waters looks drastically different from the same occurring on land.

1. Explosive phenomena are exceptionally violent (height several times the height reached in subaerial basaltic eruptions); 2) frequency of explosions very much higher (20 to 90 explosions per minute vs 0.1 to 10); 3) proportion of pyroclasts much higher too, reaching up to 99% of the total outpour; 4) pyroclasts much finer than that of land basaltic eruptions, having a granulometry similar to that of acid pyroclasts.

According to the author, these differences are due to series of phreatic (steam) explosions rapidly following each violent magmatic (gas phase) event. By magmatic event, we mean actual explosion as well as the violent mashing of the upper part of the lava column; the necessary condition being an initial fragmentation of the lava enabling a comparatively large area of very high temperature material being put into contact with water to produce a first steam explosion; this phreatic explosion shatters the fragments from the magmatic explosion, letting new incandescent surfaces to be put into contact with water, thus producing a 2 d steam explosion; this brings former fragments to smaller shatters still, and so on. This process enables a very quick transformation of the heat content of a given volume of lava into kinetic energy, explaining the specific characteristics observed, as well as their absence when only quiet effusive flows (or lava lake) occurs under-water, where no initial magmatic explosion happens to expose large enough area of high temperature lava.     

松辽盆地徐家围子断陷徐深气田流体相态及物理化学性质

通过实验测试并结合理论计算,本文确定了徐深气田典型区块和气层组的天然气偏差系数及PVT相态,发现天然气偏差系数受温度、压力和天然气组成的共同作用,天然气组份中CO₂,含量大于80%的2口井的天然气偏差系数明显低于其它井.天然气中饱和水汽含量高低受储层温度、压力、气体组成和地层水含盐量等因素的综合影响.这为深入开展气藏储量评价、开发动态分析、气藏数值模拟和气井出水机理等研究提供了可靠的基础参数.     

大口径瓦斯抽放井施工工艺

瓦斯抽放孔要求井斜小,孔径大,下入的井管重量大。以实例介绍了使用GZ-2000型钻机在某煤矿瓦斯抽放站成功施工深400m,直径φ690mm瓦斯抽放井的施工工艺。在施工过程中采用φ216mm牙轮钻头＋满眼钻具和钟摆钻具施工先导井眼,再采用φ410mm、φ690mm组合牙轮钻头＋塔式钻具分级扩眼,使用电子多点测斜仪及时监测井斜变化,用钟摆钻具组合进行纠斜,在φ426mm管体上设置三组镶焊合金的肋骨条做成圆井器来进行圆井,在管体底部设置浮力阀,合理掏空以减少井管重量,确保了工程质量。     

混凝土含水裂隙中爆炸压力传播的模型试验研究

爆炸作用下含水裂隙中水压力的分布及传播特征对分析含水裂隙岩体初始裂纹扩展机制具有重要意义。通过含水裂隙的混凝土室内爆炸试验,测量了爆炸时含水裂隙中的水压力,分析了含水裂隙中水压力的荷载特性及传播特征,并研究了裂隙张开宽度及爆炸药量对水压力荷载的影响。试验研究结果表明：爆炸作用下含水裂隙中水压力时程分布呈多峰波动分布,水压力来源包括爆源通过水介质直接传递的荷载及通过混凝土间接传递的荷载,且在不同裂隙长度,荷载峰值主要来源不同;相同装药条件下,含水裂隙中水压力随距爆源距离增大而迅速衰减,裂隙中同一位置水压力大小与裂隙张开宽度呈负相关;混凝土室内爆炸试验含水裂隙中水击波所带能量频谱主要集中在7.8～62.5 kHz,是一种高频信号。随距爆源距离的增加,能量分布向低频集中;水击波频带能量分布特征受爆炸药量及裂隙张开宽度的影响。当量为4.5 g TNT（三硝基苯）乳化炸药装药相比 8.1 g TNT乳化炸药装药爆炸时水击波高频信息更丰富;相同爆炸药量时,随混凝土中含水裂隙张开宽度的增加,水击波频带能量分布峰值呈现向中间频带移动的趋势。     

井下?550 mm超大直径煤层孔钻进技术装备及工程应用

为提高“U”型通风工作面采空区瓦斯治理效率、降低瓦斯治理成本,提出采用?550 mm 超大直径钻孔替代横川埋管的技术方案进行采空区瓦斯抽采。针对井下超大直径钻孔技术特点及施工中存在的技术难题,研制了一款最大扭矩 15 000 N·m、最大给进力 700 kN、最大行程 1.3 m 的ZDY15000LP 型煤矿用超大直径螺旋钻进钻机,采用主机和泵站分体式布局,并创新设计了主机、泵站、机械臂、动力头等关键零部件;配套开发了?426 mm 大螺旋钻杆和?550 mm 大直径扩孔钻头,开发了基于“先导孔+二次扩孔”的超大直径钻孔成孔工艺,形成了成套的超大直径钻孔施工技术装备。在山西天地煤业有限公司王坡煤矿 3307 工作面进行了工业性试验,共施工大直径瓦斯抽采钻孔17 个,累计进尺 583 m,施工周期 30 d,综合施工效率提高 20%。试验结果表明:钻机输出扭矩大,整体稳定性好,能够实现跨皮带施工以及快速移位等功能,配套钻具性能可靠,钻进工艺可操作性强,能够满足超大直径煤层成孔需求。研究成果为超大直径煤层钻孔施工提供了技术装备支撑,为地质条和开采条件类似矿井瓦斯治理提供了技术经验。      

金华山煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术

为了减少煤矿瓦斯的危害以及对其综合利用,国家鼓励并大力支持大口径瓦斯抽排孔项目的建设。陕西铜川金华山煤矿一口大口径瓦斯抽排孔,孔径850 mm,终孔深度401.6 m。从钻进方法、钻具级配、钻进技术参数、冲洗液、圆孔、溜孔、井底护管安装固结、充填循环泥浆、下管、固管、透孔放水等方面详细地介绍了大口径瓦斯抽排孔小径透巷后的特殊施工工艺和相关的技术措施。     

多工艺钻进技术在塔山煤矿瓦斯抽采钻孔中的应用

大同煤矿集团公司塔山煤矿4号瓦斯抽排孔终孔口径为1200 mm,孔深423.66 m,孔底位移≯2 m。孔径大、钻孔深、精度高是本工程的主要难点。钻进施工中采用了气动潜孔锤、双壁钻杆气举反循环及组合牙轮多级扩孔等多种工艺,提高了钻进效率,保证了孔身质量,取得了良好的经济效益和社会效益。     

中牟页岩气区块泥页岩井壁稳定影响因素分析及技术对策

井壁失稳是钻井过程中常常遇见的难题之一,尤其在钻遇泥页岩井段。针对河南中牟页岩气区块在山西组-太原组泥页岩钻进过程中发生井壁坍塌掉块、卡钻、井径扩大率大等复杂情况,利用MY1井钻井岩心从泥页岩类型划分、孔渗特征、微观结构、岩石力学以及地应力等方面开展井壁稳定性影响因素实验分析。通过分析可知,中牟区块泥页岩属硬脆性泥页岩,造成井壁失稳的主要因素为地层非均质性强,岩石脆性程度较高,微裂缝发育,易导致井壁机械剥落、坍塌掉块。通过合理控制钻井液密度、优化井身结构及钻井参数、研发低自由水强封堵钻井液提高井壁稳定性,在区块钻井实践中取得了较好的应用效果,基本解决了井壁失稳难题。