受载含水煤样超声波与孔隙变化特征实验研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinajswgh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
煤层含水性和孔隙性是煤矿瓦斯预测与瓦斯治理的重要参数,研究煤层受载含水煤样超声特征(波速和品质因子)与孔隙变化特征关系,是发展煤层含水性和孔隙性声波物探方法的基础。针对赵固二矿二1煤层不同层理方向的煤样,采用理论分析与试验结合方法,基于Wood理论,利用自制煤储层压裂模拟及物性特征试验系统,测量在常温常压条件含水煤样波速参数。之后分析受载含水煤样波速、品质因子、孔隙率特征,探讨三轴受载干燥煤样与饱和煤样条件下的声波特性和孔隙率变化,研究利用煤层超声波特征(波速、品质因子)预测孔隙率方法的可行性。主要成果如下:1)常温常压下测量的煤的纵波波速,主要受干燥煤波速、孔隙率和含水饱和度三个因素影响,并以60%含水饱和度为分界点适合不同的方程,且不同含水饱和度煤样平行层理与垂直层理适应方程也不同。60%之前,煤样平行层理波速与Wood理论计算波速基本吻合,而垂直层理波速与修正公式计算波速基本吻合。60%之后,两方向波速与Kauster-Toksoz理论计算波速基本吻合。2)对比干燥与饱和水状态下受载煤样超声响应特征,发现煤的品质因子对煤的含水性更敏感。对比干燥与饱和水状态下受载煤样超声波速、孔隙率和品质因子等参数的变化特征,得出干燥煤样平行层理方向波速变化不易区分,孔隙率变化相对区分。而饱和煤样平行层理方向波速变化易区分,孔隙率变化不易区分。3)围压确定,轴压每增加1MPa,煤样波速、品质因子、孔隙率随着发生改变。通过干燥煤样和饱和煤样波速与孔隙率变化量和品质因子与孔隙率变化量的分析,得出波速与品质因子变化量曲线一致,而孔隙率变化量与之相反。4)煤样中孔隙率的存在影响煤样波速、品质因子的变化,通过分析干燥与饱和煤样波速和品质因子与孔隙率,发现它们之间存在良好的关系。无论干燥煤样还是饱和煤样波速与孔隙率关系符合公式φ=aIn(Vp)+b,而干燥煤样还是饱和煤样品质因子与孔隙率关系符合公式Q=a*x+b,从而可准确快速的预测出煤样的孔隙率。本文通过分析常温常压下不同含水饱和度煤样的波速变化规律和三轴受载干燥与饱和煤样声波波速、孔隙率、衰减系数不同层理方向特征,明确干燥煤样与饱和煤样之间的差异,在通过波速、孔隙率、品质因子变化量分析,得出他们之间的联系,建立波速、品质因子与孔隙率之间的关系。
其他文献
本文以学校涉农专业《果树优质高产栽培(南方本)》新型活页式教材开发为例,基于企业典型工作任务,论述新型活页式教材的编写要求,提出企业供需调研、开发课程标准、组织课程内容、优化教学方法、制订考评内容等教学建议,为中职"三教"改革提供参考。
本文针对晋煤集团长平煤矿3号主采煤层在采用水力化措施强化抽采时,未确定抽采的影响范围,导致缺乏优化合理的钻孔布置设计参数的技术难题,开展“长平煤矿顺层钻孔水力冲孔影响范围渐变规律”研究。本文主要研究了以下几个方面的内容:首先,借助COMSOL Multiphysics模拟软件,建立煤层瓦斯运移流固耦合数学模型。模拟出在不同冲出煤量情况下,水力冲孔有效影响半径变化规律,据此得出合理冲出煤量。并在冲出
甲烷作为一种清洁能源在生产生活中被广泛应用,但其在输运储存过程中的爆炸事故时有发生。传统无机矿物粉体抑爆剂因具有经济环保特点成为抑爆剂研究的重要方向,但其抑爆性能较差很难在工业生产中应用。最新研究表明,矿物粉体含磷官能团化可发挥重要的化学阻燃灭火特性。受此启发,本文采用葡萄糖酸溶液浸渍法和硅烷偶联剂接枝法分别制备出表面具有羟基、巯基和脲基官能团的蒙脱石改性粉体,探究这三种有机官能团对其甲烷抑爆性能
随着矿山开采深度的不断增加,矿井的高温热害现象越来越严重,同时井下空气经常处于高湿状态,尤其是掘进工作面,空气湿度经常达到90%以上,高温高湿的工作环境严重影响职工的身心健康、生命安全和企业的经济效益。本文首先通过对井下掘进巷道中风流与围岩热湿交换理论的分析,揭示风流与巷道壁面的温湿交换规律。并以平煤十三矿己四大巷为研究对象,通过对高温岩巷现场资料的收集,分别采用热源分析法、焓差法、负荷计算简化法
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低、储层压力低等特点,使得瓦斯抽采效果差,容易发生瓦斯灾害事故,亟需安全高效的煤层增透新技术。低温冷冻致裂增透是一种新的煤层增透技术,煤体致裂增透效果明显。国内外学者对低温冷冻砂岩、页岩等开展了实验和理论研究,研究了冷冻时间、水饱和度对岩样孔裂隙特征影响,但对煤体致裂的影响因素及机理研究相对较少。本文对不同变质程度煤样采用核磁共振技术,研究不同冷源、不同冻融循环次
磨料气体射流加工是一种经济有效的技术,目前广泛应用于材料表面处理、钻孔和开槽等领域。同时磨料气体射流作为一种“气力化”措施,可以通过高速气体加速磨料,具有良好的冲蚀性能,而且可以避免“水力”措施引起的井眼塌陷和瓦斯解吸等问题,在煤矿开采方面具有广阔的应用前景。其中磨料的冲击动能是影响磨料气体射流破煤的关键因素,磨料的冲击动能是通过气体射流的流场结构和磨料的特性来确定的,而磨料在喷嘴和自由流场中的运
CH4爆炸作为破坏矿山安全的罪魁祸首,经常造成对巷道内物品的高压冲击与对巷道设备的高温火焰灼烧,造成生产人员伤亡的同时也带来巨大财产损失和不良的社会影响。如何更好地控制CH4爆炸是各国的专家与学者们不断探索的重要课题。本文研究如何在不阻断通风的情况下阻止爆炸火焰传播,从而更有效地消除瓦斯爆炸灾害问题。本文在实验室的现有条件上,自主搭建主动阻爆系统。该系统主要由五个部分组成:管道部分、充气部分、点火
煤体是具有复杂孔隙结构的多孔介质,内部既有微纳尺度孔隙,也有毫米级的裂隙,其中纳米级孔隙数量和结构丰富。由于煤体纳米级孔隙尺度、瓦斯压力和游离态分子扩散效应的影响,微纳尺度孔隙中仍存在着多种气体传输机制。目前,针对连续流区和滑移流区的气体运移研究较为深入,但针对过渡流区的气体流动研究较少,认识不清,关键性因素考虑欠缺,造成许多理论模型难以应用于工程实际,存在着理论计算与实际情况相差较大的现象。因此
安全、稳定与合理的矿井通风系统,对于保障矿井生产的有序、高效和低耗进行具有至关重要的作用。但是,随着矿井生产活动的不断进行,使矿井通风系统的网络结构发生变化,同时,诸如瓦斯地质、矿压与煤炭自燃危险性等矿山地质因素也悄然改变,此外,由于受到采矿活动的影响,矿井通风系统参数发生渐变和突变,这些必然对矿井通风系统的正常运行产生影响,造成不利于安全生产和技术经济不合理的状况。因此,通过引入系统工程、模糊数
温室效应及能源危机是当前国家社会所要面临的严重问题,CO2封存及驱替煤层CH4是解决该问题的有效手段且该方法通常用于高温高压下的深部地层中。因此,为研究高温高压下煤体吸附CH4和CO2的特性,本文利用德国Rubotherm磁悬浮天平,采用重量法,在313.15K的恒定温度下对粒径为0.18-0.25mm的九里山三号无烟煤进行单元气体及混合气体0-15MPa的吸附实验。得到如下结论:无论是单元气还是