煤岩

摘要： 为了研究液氮冷浸作用下煤岩内部孔裂隙结构的变化规律,开展液氮冷浸前后煤岩的CT扫描试验,对比分析液氮冷浸作用对煤岩内部微观结构的影响,结果表明:液氮冷浸作用对煤岩内部结构造成了损伤,损伤程度和形式受含水量影响;液氮冷浸后,干燥和水饱和煤样的最大原生裂隙体积增幅分别为340.8％,326.3％;对于水饱和煤样,表现出收缩-冻胀的应力作用,除裂隙体积增加外,同时产生6.78 mm2的新裂隙,利用MATLAB计算,其分形维数增加了0.54％,新增裂隙覆盖范围广,横向裂隙与纵向裂隙相互贯穿,更有利于瓦斯流动.研究结果可为煤岩液氮增渗提供指导.

摘要： 鄂尔多斯盆地上古生界煤岩空间结构及储层发育特征研究制约了煤层气的勘探开发进程。利用全直径岩心CT扫描方法,开展了鄂尔多斯盆地D区块上古生界全直径煤岩岩心三维空间结构及非均质性研究。结果表明:太原组一段的煤岩岩心水平纹层发育,高角度天然裂缝不发育,部分纹层顺层天然缝发育;山西组一段的煤岩岩心以块状构造为主,部分纹层高角度天然裂缝网络发育,顺层天然缝不发育,而且几乎被方解石完全胶结充填;山一段、太一段的煤岩沉积韵律、内部结构、裂缝发育及充填存在差异;太一段煤岩非均质较强,储层物性较差;山一段煤岩非均质较弱,尽管大部分裂缝胶结充填,但储层物性仍然较好。CT扫描技术可以很好地刻画全直径煤岩岩心空间结构及其差异,为研究区煤层气、煤层气化开采提供重要的地质依据。

摘要： 大同矿区位于山西省大同市的西南,主要含煤地层为侏罗系大同组和石炭二叠系山西组、太原组,是我国典型的双纪煤田。在收集大同矿区以往勘查资料的基础上,系统分析了大同矿区5#煤层的煤岩煤质特征,煤质主要为中灰、高挥发分、中硫、高热稳定性煤,整体以弱黏结煤为主,煤层的黏结性变化规律受深成变质作用影响,变质程度由低至高,煤的黏结性也随之逐渐增强。5#煤层煤岩特征以半亮-半暗煤为主,镜质组含量较高,以较干燥森林沼泽相和湖沼相为主。绘制了煤质指标的等值线图,研究其分布特征及变化规律,并参照焦化、气化、液化用煤指标体系对5#煤清洁利用方式进行划分,结果显示,5#煤洗选后大部分可作为焦化用煤,部分煤可作为直接液化用煤。

摘要： 分离式霍普金森压杆(SHPB)是冲击动力学推荐测试设备之一,该文对其在采矿工程力学实验教学中的应用进行了探讨。介绍了SHPB实验系统组成及基本原理,阐明了实验操作流程和实验数据处理方法,指出SHPB实验对操作规范的严格要求。同时对SHPB实验的相关前沿发展做了拓展延伸,分析了同步高速摄像和微观损伤测试与SHPB相结合的情况,有助于多学科之间的交叉融合,有利于提升学生的综合素质和创新能力。

摘要： 隆昌煤矿位于准南煤田中段,主要含煤地层为中侏罗统西山窑组下段。通过对B_(5)煤层的30个分煤层样品煤岩、煤质特征分析可知,B_(5)煤层以中高挥发分、特低灰分、特低硫煤为特征;显微组分以镜质组为主,惰质组次之,壳质组少见,煤层垂向显微组成变化特征反映出成煤植物类型、成煤时期的气候以及泥炭聚集环境;B_(5)煤层煤相类型为湿地草本沼泽相和干燥森林沼泽,湿地草本沼泽相相对镜质组含量、灰分和挥发分较高,干燥森林沼泽相相对镜质组含量、灰分和挥发分偏低。

摘要： 为探究砂岩循环加卸载作用下的力学特性和声发射特征,利用TAW-2000压力机和SH-Ⅱ声发射系统对砂岩开展单轴循环加卸载实验。结果表明:不同上限应力水平砂岩的加载曲线和卸载曲线均表现出明显的非线性变形;随着循环次数的增加,加卸载曲线上凹的程度变大,加卸载曲线形成的滞回环由疏向密变化,且不断朝着应变增加的方向后移;随上限应力的增加,加载弹性模量始终小于卸载弹性模量。循环实验加载阶段声发射活动明显,而卸载阶段声发射进入“休眠期”;加载上限应力值低于峰值应力的50%时,Felicity比大于0.9,Kaiser效应明显,之后Felicity比小于0.9,Kaiser效应失效,岩石破坏加剧;随着循环加卸载应力增加,Felicity比曲线整体呈下凹弧形。

摘要： 为研究孔洞直径对煤样损伤破坏的影响,构造了完整及单孔10、20、30 mm煤样,从孔洞煤样的力学性质、破坏特征、能量转化三个角度对不同直径煤样的力学性质和损伤演化进行了分析,同时运用声发射监测技术,分析了加载过程中的声发射特征变化。结果表明:孔洞缺陷劣化了煤样的峰值强度,随着孔洞直径增加,煤样的强度逐渐降低,破坏方式由张拉和剪切混合破坏逐渐向剪切破坏转化;孔洞煤样输入的总能量小于完整煤样,随着孔洞直径增加,输入能量逐渐降低,耗散能占比逐渐增加;孔洞煤样的声发射活动小于完整煤样,随着孔洞直径增加,煤样声发射活动减少,峰值时刻的振铃计数减小。

摘要： 现有冲击倾向性测试结果常表现出与冲击地压事故互为不充分不必要条件的关系,对于工程的参考价值有待进一步提高。为此,从冲击倾向性描述弹性能的本质出发,构建了从功能上能够还原弹性能积聚与释放的统计损伤物理模型,从基本物理行为的角度对应力-应变曲线的升降趋势,以及加载过程中能量的积聚与耗散进行了研究。结果表明:外载做功和能量释放贯穿加载全过程,目前以应力-应变曲线峰前、峰后段的相关特征分别描述弹性能积聚和耗散的方式能够简化计算,但未能反应真实的力学行为,基于物理模型进一步指出,试件的变形势能增量ΔW_(ti)本质上是当前时刻试件中仍具承载能力结构新增的变形能ΔW_(ti)′;与该时刻破断的承载结构所释放变形能ΔW_(ti)″之差,而ΔW_(ti)′;在描述弹性能方面更具合理性,并给出了该指标基于荷载-时间曲线和声发射的实测计算路径,为获得更为准确的弹性能描述做出了有益探索。

摘要： 为得到局部静载约束条件下循环冲击荷载对煤岩损伤的影响特征,基于自行研制的约束式摆锤冲击动力加载装置研究局部静载约束条件下原煤试样分别受到恒定冲量循环冲击和递增冲量循环冲击过程中损伤因子和表面裂纹的演化规律。结果表明:当约束区处于弹性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越强,当约束区处于塑性状态时,约束面积越大的分区抗冲击能力越差;递增冲量循环冲击对煤岩的致损效率高于恒定冲量循环冲击,两种冲击方式破岩效率的差异主要体现在静载约束区,并且静载值越大,损伤因子对冲击方式的敏感度越高;煤岩表面的裂纹扩展与损伤因子的分区特征较为一致,当约束区处于弹性状态时,静载约束对裂纹的扩展起到抑制作用,裂纹主要沿着约束面积较小的区域扩展、衍生;当约束区处于塑性状态时,裂纹主要在约束面积较大的区域扩展,并且约束区内主要以竖直方向的拉伸裂纹为主,而非约束区内的裂纹主要沿倾斜方向扩展;随着静载值增加,试样表面裂纹的分形维数先减小后增加。局部静载约束可以提高煤岩抗冲击能力,并且煤岩损伤演化呈明显的分区特征。

摘要： 保德矿区位于鄂尔多斯盆地东北缘,属于河东煤田,是晋北大型煤炭基地。为了揭示保德矿区不同煤岩煤质的形成环境,利用煤岩煤质等技术参数,分析了煤层镜/惰比、灰分、煤灰组分、硫分等参数指标的变化规律,并结合地层沉积相特征,探讨了保德矿区主采煤层的煤岩煤质特征及成煤环境演变规律。研究结果表明:矿区内主采煤层物理性质相似,以半亮型煤及半暗型煤为主,显微组分以有机组分为主,无机组分以黏土矿物为主;镜质组反射率相近,煤化程度整体较低;各主采煤层水分含量较低,差别较小;灰分以中~低灰为主,煤灰组分以SiO_(2)、Al_(2)O_(3)为主;挥发分含量较高,以中高~高挥发分为主;硫分含量差别较大,8^(#)煤层为低硫煤,10^(#)煤层和11^(#)煤层属于低中硫煤,13^(#)煤层为中高硫煤。保德矿区太原期至山西期成煤环境整体为半咸水海陆过度环境,氧化性逐渐增强,盐度减少,受海水的影响程度逐渐减弱;太原期至山西期主要成煤期经历了一次周期性海侵海退大旋回,侧面揭示了保德矿区海侵成煤(10^(#)煤层和11^(#)煤层)和海退成煤(8^(#)煤层和13^(#)煤层)两种成煤模式。

摘要： 本文采用MTS 815 岩石力学测试系统和真实破裂过程分析系统RFPA 2D 对煤岩在不同围压下的变形破坏特征、声发射特征进行研究.试验结果表明:RFPA 可再现煤岩在不同围压下裂纹萌生、扩展至完全破坏的渐进破坏过程,能够有效验证室内试验的可靠性及可信度.围压对煤岩的变形破坏特征影响显著,随着围压的增大,煤岩最大抗压强度线性增大,煤岩破坏逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,破坏形态多以单轴压缩下的V 型劈裂破坏和三轴压缩下的剪切破坏为主.煤岩的力学参数随围压增大而增大,强度参数随围压增大呈非线性增大,围压越大,煤岩越密实,煤岩塑性应变加大,残余应变显著增加.煤岩在单轴压缩下的声发射现象十分强烈,随着围压的升高,声发射现象、应变能释放等均趋于稳定.

摘要： 本文以沁水盆地余吾矿煤样为研究对象,借助ISO-300型等温吸附仪对煤样进行了不同温度(35°C、45°C、55°C),最高压力10MPa条件下的煤样吸附/解吸CO2实验,研究不同温度对煤岩吸附/解吸超临界CO2的影响.研究结果表明:超临界状态下,煤岩吸附/解吸CO2实验直接测得的数据符合Gibbs吸附理论;气体真实吸附量与压力之间符合Langmuir吸附曲线,且与Gibbs吸附量的差值随压力的升高而增大,随温度的增加而降低;超临界CO2绝对吸附/解吸量随温度的增加呈线性降低,温度由35°C升至55°C,余吾样最大吸附量降低了22.73％.

摘要： 基于全国不同地区多个煤岩样品的力学参数数据,分析了煤岩力学参数分布特征以及力学参数间的回归关系,重点从煤阶、物质组成、流体介质方面研究了煤岩力学性质的主控因素.结果表明:煤岩抗拉强度、抗压强度、杨氏模量三者相关性较强,呈现幂乘拟合关系.但是煤岩力学参数分布范围较广,不同地区差异较大,受到煤阶、镜质组、灰分、水分含量的综合影响.其中,煤阶升高,煤岩强度和杨氏模量呈现"U"形变化趋势,水分、灰分和镜质组含量的增加使得煤岩强度、杨氏模量降低,但是灰分、水分影响程度相对较弱.综合以上研究成果,将对煤岩压裂效果模拟和压裂施工优化设计提供参考.

摘要： 为研究裂缝对煤岩声波传播特性的影响,利用自主研发的多频超声波测试仪测量煤岩样的纵波波速,并使用UltraScope软件采集接收探头声波波形,对不同裂缝角度煤岩样的纵波波速、声波衰减系数及频谱特征进行研究.研究结果表明:超声波在煤样中传播过程中孔裂隙及频率对波速的影响存在耦合现象,当孔隙度较小时,频率对波速的影响大于孔隙度,此时煤岩样波速在一定范围内随着频率的增大而增大,当孔隙度较大时,孔隙度对波速的影响大于频率,波速随着孔隙度的增大而减小;随着煤岩样裂缝角度的增大,阻碍声波传播的裂缝横截面积增大,消耗的声波能量增多,声波衰减系数增大;随着裂缝角度的增大,声波时域波形的尾部叠加信号增强,频域上谱峰数有所减少,谱峰震荡减弱,主频处带宽更窄,主频振幅更大.研究裂缝对煤岩声波传播特性的影响,拓宽了声波预测煤样岩心信息的方法,对煤储层结构特征预测及评价具有重要意义.

摘要： 中国含煤地层分布广泛,煤系多气共采是中国非常规天然气产业的重要发展方向.但煤岩和泥页岩储集层物性较差,孔隙结构复杂,是制约三气共采的重要因素,煤岩和泥页岩孔隙差异性决定其流体赋存状态和运移条件,相关研究对于三气共采选层具有重要意义.本文针对鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤岩和泥页岩样品，利用低温氢气吸附法认识煤岩和泥页岩微观孔隙结构差异性，探讨可抽提沥青对于中低变质程度煤岩和泥页岩微观孔隙结构的影响。

摘要： 沉积环境决定着母质来源、类型及其保存条件(Bechtel and Gruber,2001).特定的沉积环境可使有特殊结构的生物体或其局部组织比较完整地保存在沉积地层当中,因此可以通过研究沉积地层中有机质的生物标志化合物分布特征反演沉积古环境、母质输入类型以及有机质成熟度(Peters andMoldowan,1993;Ingalls and Lee,2003).伊犁盆地南缘侏罗系煤岩在其热演化过程中能产生大量的腐殖酸及以CH4为主的煤层气，对铀的富集成矿具有十分重要的作用，主要表现为吸附作用、络合作用以及还原作用（郭庆银，2005）。通过吸附和络合作用完成铀在煤岩中预富集，同时也为含矿目的层砂体中铀矿的形成提供铀的来源；煤层气在厌氧细菌的作用下与地下水中SO42-反应，生成大量的H2S气体，造成一种缺氧富含硫化氢的强还原环境。在此环境中Fe3+与H2S气体反应生成黄铁矿，与此同时成矿流体当中的U6+转化成为U4+，从而导致黄铁矿的外围多包裹沥青铀矿，造成黄铁矿框与铀矿物共生共存的现象。另外，煤成气等还原性流体的渗出，大大提高了砂体的还原性容量，在一定程度上改变了目的层砂体中的Eh、pH值，提高了目的层地球化学障的反差度，为铀的富集成矿提供了有利条件。

摘要： 煤是一种具有不同孔径的复杂多孔介质.多孔介质内部含有大量的跨尺度分布、形态复杂的孔隙,使得多孔介质微观结构异常复杂、无序,解析方法难以准确评价其渗透率性质.本文结合随机堆球算法与改进的QSGS算法，提出随机堆球—孔隙随机生长算法，对煤微观结构进行重构，再基于LBM方法，模拟煤层气在煤中运移行为。结果表明，本文的随机堆球的球体半径越小，其孔隙度越大，孔隙之间的连通性越好，其渗透率也会越大。同一堆球的模型下，相同孔隙度的煤岩渗透率与其加入的随机生长的孔隙宽度成正比。

摘要： 为了观测煤岩样内部结构变形情况,应用X射线工业CT对煤样在单轴加载不同阶段进行原位扫描,获得煤样受不同荷载下的CT图像.通过煤岩样剖面图像统计分析了内部结构变化;利用数字体散斑法计算得到了试样内部的变形分布并进行了可视化显示.

摘要： 本文利用中国矿业大学(北京)国家重点实验室ACTIS30于320/225X射线工业CT检测系统,对煤样单轴压缩过程中不同载荷条件下的煤样内部裂纹扩展过程进行了CT扫描,得到煤样在不同加载条件的CT图像,通过MATLAB软件将原始图像进行了二值化处理,在此基础上对比,分析不同加载阶段煤样裂隙结构演化特征。

摘要： 数字图像相关法(DIC)是一种基于二维数字图像处理和数值计算的光学测量技术,数字体图像相关法(DVC),作为二维DIC技术的三维扩展,正逐渐应用于对固体内部变形的测量。本文以烟煤样本为例,探讨了数字体相关法(DVC)对计算烟煤内部位移的适用性,通过数字虚拟实验的方法分析了DVC方法应用于烟煤内部变形测量的精度,采用DVC法获得了烟煤吸附CO2后其内部变形。

摘要： 本发明公开了一种基于煤岩高光谱反射特性的煤岩界面识别方法，此方法根据被测煤岩所含矿物的化学成分和组成结构不同，其在特定波长点处对相同光反射吸收的高光谱反射率特性不同，采用高光谱进行地下煤岩界面感知，对感知数据利用全波形、特征参量及人工智能识别等方法保证环境适用性和判别精度。通过建立我国主要煤岩的高光谱数据库，对包络线预处理后的光谱曲线全波形、差异吸收谷反射率曲线中提取的特征参数、差异吸收谷反射率曲线全波形数据，采用四种识别模型实现对未知类型试样的识别。本发明解决了在不同的煤系或煤田的煤层类型结构和顶底板沉积岩类型结构变化多样的情况下，快速高效地区分煤岩界面的问题。

摘要： 本发明公开了一种煤岩动力灾害前兆电磁辐射定位煤岩主破裂的方法，该方法在井下巷道布置4组以上三分量电磁传感器，每组传感器由相互正交的三个定向电磁信号接收天线组成，通过监测主机采集电磁信号，其利用原子时钟保证不同传感器接收信号严格同步；利用电磁信号频率作为特征参数，选取并确保不同天线接收到的是同一破裂产生的电磁信号，分别对每组电磁信号传感器的三个通道的信号强度进行矢量叠加，确定其所在位置磁感线的方向；根据磁感线方向，求出与其垂直的传播方向平面；多组传感器确定的电磁传播方向平面相交确定煤岩破裂位置。

摘要： 煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头及使用方法，属于采掘机技术领域。所述煤岩截割瞬态温度反馈煤岩信息的截割头包括滚筒、截齿组件以及无线发射器；截齿组件包括截齿、齿座、热电偶、柔性缓冲套、螺纹柱、螺母、保护盒、微型电压表和微型电流表，截齿安装在齿座内，截齿内设有中孔和内螺纹孔，柔性缓冲套安装在中孔内，热电偶安装在柔性缓冲套内，热电偶与螺纹柱连接，螺纹柱安装在内螺纹孔内，且螺纹柱与螺母连接，螺母的一侧固定有保护盒，热电偶的正极和负极之间设有微型电压表，微型电压表的输出正极和输出负极与无线发射器电连接，热电偶的正极输出端或负极输出端设有微型电流表，微型电流表的电流输出端与无线发射器电连接。

摘要： 一种煤岩同采工作面的煤岩分选与利用方法，尤其适用于多煤层联合开采极薄煤层作为保护层时煤岩同采工作面所采出煤岩的分选和利用。直接在井下建立井下矸石转运、储存与充填系统，将煤岩工作面采出大量煤矸运送至井下分、洗选硐室进行煤矸的高效分离，将分选出的矸石进行破碎后充填至被保护层采空区，在矸石不升井的同时实现被保护层绿色充填开采，有效防止了多煤层联合开采引发的地表沉降；分选出的中煤经主运输系统运输至地面矸石电厂进行发电，在电厂创造效益的同时减缓了矿井煤质压力，使商品煤平均灰分下降，售价上升。本发明在实现煤矸高效分离的同时，实现了煤和岩石的高效利用，经济效益和社会效益显著，具有极好的推广价值。

摘要： 本发明涉及一种煤岩工程多功能物理模拟试验系统，其包括试验腔、模型成型子系统、液压加载控制子系统、测试子系统和抽注气子系统，试验腔包括加载框架和可拆卸式连接于加载框架一端的反力盖，加载框架和反力盖同轴安装于一底座上，底座上沿加载框架的轴向设置有导轨，导轨上安装有可沿导轨滑行的支撑座，加载框架和反力盖的底部分别安装有支撑座；模型成型子系统与试验腔之间可拆卸式连接有用于输送模型的轨道输送子系统。本发明还提供了一种煤岩模型试验方法。本发明能够模拟在地应力和瓦斯压力及综合多因素作用下钻孔、造缝、压裂、煤与瓦斯突出、地下工程开挖支护等作业，对加强煤矿与瓦斯突出相关发生机理、预测与控制等提供试验验证手段。

摘要： 本公开涉及煤岩体等地下工程安全领域，本公开提出一种多点三向煤岩体应力计及煤岩体应力监测方法，该应力计中单向应力监测单元包括压电陶瓷、导线、分别设置于压电陶瓷上下表面的上保护层和下保护层；多个骨架包括主骨架和次骨架，主骨架的一端连接护帽、另一端连接次骨架，骨架呈管状，主骨架的靠近护帽侧嵌入有沿骨架轴向布置的一个单向应力监测单元和沿骨架径向布置的至少两个方向垂直的单向应力监测单元，次骨架的靠近主骨架侧嵌入有沿骨架径向布置的至少两个方向垂直的单向应力监测单元，沿径向布置的单向应力监测单元的压电陶瓷与骨架的外壁共面，导线布置于骨架内空心管路中。根据本公开的应力计能够提高应力监测数据的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于煤岩识别处理器的煤岩识别方法，涉及煤岩识别技术领域，包括步骤1、放煤工序；步骤2、传感识别；步骤3、信号采集；步骤4、信号处理；步骤5、结果传输；步骤6、结果判断；步骤7、关闭工序；步骤8、待机模式，本发明的有益效果为：该基于煤岩识别处理器的煤岩识别方法，通过在液压支架上安装用于检测是否为岩层的煤岩识别处理器，可以对目标位置是否为岩层进行检测，当检测到为岩层时则中断煤层开采程序，进行调整后再进行后续工作，并且通过使用自动化检测的方式，可以有效的对煤岩开采过程中可能遇到的岩层进行规避，提高了现场识别能力的同时减少了人力资源的投入。

摘要： 一种制备含水煤岩样的装置、方法及含水煤岩样的应用，属于煤岩样制备技术领域，克服现有技术中的含水煤岩样制备效率低的缺陷。本发明制备含水煤岩样的装置包括盛水容器、时间传感器和溢流管；所述溢流管设置在所述盛水容器上部；所述时间传感器用于记录煤岩样的吸水时间。采用本发明的装置制含水煤岩样时，煤岩样吸水稳定。

摘要： 本发明公开了一种煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法，适用于煤矿井下巷道掘进与开采安全技术领域。利用钻机在指定位置钻孔，向钻孔中注入水，将高压电脉冲设备放置到指定位置，对钻孔进行封孔，致裂，形成巷道防冲弱结构层，吸收冲击矿压释放的能量。钢管能保护高压电脉冲设备顺利从钻孔取出，同时保护钻孔不破坏巷道支护层。在有效保护巷道支护层的前提下，有效吸收冲击矿压能量，从而减弱冲击矿压对巷道的破坏程度，对于冲击矿压的防治具有重要意义，而且脉冲可控强波致裂煤体实现弱结构层安全、新颖、实用。在本技术领域中具有广泛的实用性。

摘要： 本实用新型提供一种煤岩渗透率检测用的煤岩样品放置加压设备，包括转动机构和升降机构，转动机构包括支撑座，支撑座上固定连接有支撑柱，支撑柱顶端设置有转动轴，支撑柱内部设有驱动转动轴旋转的电机，转动轴通过支撑梁连接设有充气进口与排气出口的密封罩，密封罩的底面设有开口，密封罩顶面及前后左右四个面中的至少两个面共三个面上安装有液压缸，液压缸的活塞杆末端位于密封罩内部且固定有加压块，升降机构包括固定座，固定座上安装有升降气缸并设有与升降气缸电连接的开关按钮，升降气缸的活塞杆末端固定有放置平台，放置平台在升降气缸的带动下可上升至与密封罩密封配合。本设备能对放置平台上的待测煤岩样品实现自动密封操作。