煤岩两体模型变形破坏数值模拟

采用拉格朗日元法,在弹性岩石与弹性-应变软化煤体所构成的平面应变两体模型的上、下端面上不存在水平方向摩擦力条件下,模拟了模型的破坏过程、岩石高度对模型及煤体全程应力-应变曲线、煤体变形速率、煤体破坏模式及剪切应变增量分布的影响。结果表明,当模型的全程应力-应变曲线达到峰值时煤体内部的剪切带图案已经十分明显,在模型的应变硬化阶段,煤体中的应变局部化可视为模型失稳破坏的前兆,随岩石高度的增加,模型应力-应变曲线的软化段变得陡峭,这与单轴压缩条件下的解析解在定性上是一致的;煤体应力-应变曲线的软化段变得平缓,煤体消耗能量的能力增强;弹性阶段煤体的变形速率降低;煤体内部的剪切应变增量增加。煤体应力-应变曲线的软化段的斜率、弹性阶段煤体的变形速率、煤体内部的剪切应变增量及塑性耗散能都受岩石高度的影响,说明了岩石几何尺寸对煤体的影响(煤岩相互作用)是不容忽视的。     

黄土抗拉强度的综合影响因素探究

对重塑黄土及部分原状黄土进行室内三轴抗剪强度及抗拉强度试验研究,采用Tablecuver3D数据处理软件对试验结果进行三维曲面生成,结果表明：黄土抗拉强度与含水量、干密度和饱和度、孔隙比均呈三维螺旋曲面,且影响抗拉强度的主要因素是含水量和饱和度,次要因素是干密度和孔隙比。与黏聚力和内摩擦角正切值呈凹状微卷上升趋势,黏聚力对抗拉强度有决定性影响而内摩擦角对抗拉强度影响较小。对曲面进行全函数拟合对比分析得出相应抗拉强度相关方程,其中黏聚力和内摩擦角正切值与抗拉强度拟合出的方程具有一般性,可适用于各地黄土,便于工程实践估算黄土抗拉强度。     

上海地区重塑粘性土有效内摩擦角试验研究

通过室内试验,分析了上海地区重塑土抗剪强度参数与土体塑性指数的关系,及各土层抗剪强度与土层深度的关系。研究结果表明,重塑土的抗剪强度与土的塑性指数间线性相关性不大,且随着土层深度增加,内摩擦角逐渐减小。     

钻屑温度测试煤体法向应力的试验研究

针对煤体法向应力测试问题,基于煤体法向应力的变化引起钻屑温度改变的实际,通过实验室实验,研究了钻屑温度与煤体法向应力的对应关系。实验研究结果表明:在一定范围内,煤体法向应力不同而其余实验条件相同的情况下钻屑温度随着煤体法向应力的增大而升高;钻头温度最大值、钻头温度上升速率、钻孔温度、煤屑温度与煤体法向应力基本呈线性关系。实验方法可用于测试煤体法向应力水平变化,为预测煤层冲击地压危险性提供新的思路。     

应用测井资料识别煤体结构及分层

煤体结构类型与煤储层孔裂隙特征密切相关,对煤层气开采具有重要意义。以韩城矿区为例,通过对区内的参数井取心样品分析,把煤体结构分为块煤(I类)、块粉煤(II类)、粉煤(III类)。对区内3号、5号和11号煤层的深侧向电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井曲线特征进行对比,归纳了各煤体结构的测井曲线组合特征：I和III类煤电阻率曲线和自然伽玛曲线为平滑的箱型或钟形,II类煤则为波动的箱形;II和III类煤扩径严重,且II类煤差异扩径明显。据此,提出了一种利用电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井等测井曲线组合识别煤体结构的方法,并利用这种方法准确识别出同一煤层不同煤体结构的分层。     

采掘扰动与温度耦合影响下工作面前方煤体渗透率模型研究

为了探究采掘扰动和温度变化对工作面前方煤体渗透率的影响,将引起煤体裂隙变形的因素划分为有效应力、吸附解吸和热膨胀3部分。基于损伤力学、吸附理论和热应力理论推导出了采掘扰动与温度耦合作用下煤体裂隙应变表达式,进而构建了采掘扰动与温度耦合影响下工作面前方煤体渗透率模型。结合改变温度、同时改变扰动应力和温度的两种渗透率试验结果对所建立的模型适用性进行了拟合分析,并对模型中的参数敏感性进行了讨论。结果表明:所构建的煤体渗透率模型可以较好地描述采掘扰动与温度耦合影响下煤体渗透率的演化过程;在同一温度下,煤体渗透率随着内膨胀应变系数的增大而增大,随着热内膨胀应变系数的增大而减小。研究结果可为煤炭开采及瓦斯抽采的工作提供指导。     

西北干旱荒漠区矿区废弃地近自然地形重塑指标体系构建（英文）

地形重塑是矿区废弃地生态重建的基础工程,影响着整个生态重建的效果。近自然地形重塑技术以邻近未扰动的自然地貌为参照进行地形构建,近年来成为矿区土地复垦和生态重建所关注的热点。但在近自然地形重塑时,究竟需要参照自然地形哪些方面的特征、需要用到哪些必要的参数指标、依据哪些指标对地形设计结果进行评价？这些问题尚缺乏系统的讨论。本文以西北干旱荒漠区为目标区域,运用“扎根理论”对这些问题进行了系统的探讨。我们基于大量文献调研和12位专家的半结构式访谈资料,依据“扎根理论”方法进行三层编码,最终构建了矿区废弃地近自然地形重塑的三级指标体系。该指标体系包含3个主类别、8个次类别和26项参数。所制定的参数指标可支撑近自然地形设计流程中的各个环节,并可涵盖矿区地形重塑中多个方面的指标需求。该工作可为进一步深入研究近自然地形重塑方法、完善其技术体系提供有力支撑。     

重塑上海淤泥质粘土直剪试验

直剪试验是测定土体抗剪强度常用的方法。通过对重塑上海第4层淤泥质粘土分别进行固结快剪和慢剪试验,对慢剪和快剪的剪应力和剪切位移曲线以及慢剪和快剪的抗剪强度曲线进行分析,并对其剪应力与剪切位移关系曲线进行归一化分析,拟合得到各竖向压力下τ·S-S的归一化方程,进而统一了各竖向压力下τ/P.S-S的归一化方程,并通过抗剪强度曲线图可得到抗剪强度参数粘聚力(c)和内摩擦角(φ);抗剪强度和剪切破坏时与剪切面上的含水率有较好的线性关系。     

平顶山十矿构造煤结构成因研究

针对平顶山十矿煤瓦斯突出发生在构造煤发育区的特点，在大量野外和矿井地质工作的基础上，结合矿区构造背景利用ＳＥＭ和ＴＥＭ等方法综合研究了矿井内构造煤的结构和成因，对构造煤形成的力学条件及其对煤瓦斯突出的影响进行了探讨。     

渭北区块煤体结构测井评价及其在射孔段优化中的应用

鄂尔多斯盆地渭北区块地质历史时期受多期构造运动影响,煤体结构复杂。基于研究区钻井煤心和测井资料,分析不同煤体结构的测井响应特征,并按断裂带与非断裂带建立了研究区5号煤层煤体结构的测井识别图版。结果表明,5号煤层纵向上自下而上煤体结构趋于完整;平面上,北区煤体结构主要为碎裂煤和碎粒煤,南区煤体结构相对较完整,局部发育原生结构煤。结合研究区煤层气压裂、排采数据和5号煤层煤体结构及顶板发育情况,分析不同顶板岩性与不同射开比例下的产气效果。结果显示：顶板岩性为砂岩或泥质砂岩时的碎裂煤和碎粒煤储层产气量高于顶板岩性为泥岩或砂质泥岩的产气量。煤体结构越破碎,则顶板射开比例R越高,若煤层顶板岩性为砂岩或泥质砂岩,需增大顶板射开比例。