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煤岩流体电动力学研究进展被引量：7: 2019年; 煤岩流体电动作用在地下资源开采中的工程应用逐渐增多,如强化油气采收、井巷软岩加固和矿山导流增注等。但是工程设计与参数选取的盲目性折射出该方面理论的滞后。从介质运移特性、宏观物性和结构变化3个方面综述煤岩流体电动作用的研究进展,指出新形势下存在的主要问题:介质传输过程不清晰、多场耦合规律未开展、宏观物性的微结构响应机制不明确、表面吸附流体的界面调控理念未形成,阐明煤岩流体电动作用的理论基础——双电层理论。在此基础上,提出煤岩流体电动力学的概念,即煤岩气液离子等多相介质在电场作用下的运动规律及其与外界的相互作用,构建以双电层理论为核心、以"电渗、电泳与电迁移"等电动特性为内含、以外界物化场为环境的理论框架,凝练煤岩流体电动力学理论的5个主要研究方向,阐述4个关键技术。该理论适用于比表面积较大的煤岩多孔介质,如煤、页岩、泥岩等,为地下尤其是深部资源开采中涉及固液气运移的问题解决(如煤层注水困难、煤粉堵塞伤害、瓦斯解吸缓慢、膨胀软岩支护困难、胶体充填排水缓慢、煤矸石重金属污染等)提供了一种新的行之有效的方法和科学指导,也为深部地电场作用下煤岩流体动力灾害的发生机制揭示提供了新的思路。; 郭俊庆康天合康健婷张惠轩柴肇云张彬张晓雨; 关键词：岩石力学地电场电渗电迁移深部开采

综放初采期深孔预裂爆破弱化顶板的试验研究被引量：13: 2015年; 针对坚硬顶板初次断裂步距大容易引起冲击矿压、瓦斯积聚以及在放顶煤开采中降低初采期间顶煤放出率等问题,对唐安煤矿3301综放工作面进行深孔预裂爆破弱化顶板的设计并进行现场试验。试验表明:优化的炮眼间距、炮眼仰角等爆破参数合理,爆破能够使顶板预裂并改变其受力状态;工作面基本顶初次断裂步距成功地缩短了38.43 m,可增加产量22 801 t;基本顶提前垮落,避免冲击矿压问题,同时避免采空区通风困难导致的瓦斯积聚问题。; 李超康天合张彬; 关键词：坚硬顶板深孔预裂爆破冲击矿压

浅埋综放工作面矿压特征及支护强度实测研究被引量：11: 2015年; 为了解上覆松软覆岩浅埋深综放工作面的矿压特征并确定其支护强度,以路天煤矿16号煤层1603综放工作面为例,研究了上覆松软覆岩浅埋深综放工作面的顶板垮落步距和支架载荷特征。研究结果表明:浅埋深条件下顶板仍有初次来压与周期来压现象,来压期间载荷增大系数为1.01~2.07,平均1.20,并且载荷增大系数随埋深的增加而减小;浅埋深条件下的1603综放工作面支架支护强度为442~802 k N/m2;支架载荷的平均值随开采深度的增加而增大,且支架循环末工作阻力随初撑力的增大线性增加。据研究结果可得开采深度60~110 m、上覆松软覆岩浅埋深综放工作面支架支护强度计算式,能简单快捷得到该类似条件下综采工作面支架支护强度。; 李政康天合黄志明张彬; 关键词：综放开采矿压特征支护强度

浅埋综放开采煤层裂隙与工作面方位匹配的物理模拟与应用被引量：4: 2013年; 根据路天煤矿二采区1604工作面煤层赋存条件,运用1∶25的大比例物理模拟试验,定量研究了浅埋深煤层裂隙组数及其与工作面方位匹配对顶煤放出率的影响规律。研究结果表明:①顶煤放出率随裂隙组数的增加呈线性规律提高。与无裂隙煤体相比,含有单组、双组和三组裂隙的煤体,顶煤放出率分别提高18%,26%和35%。②单组裂隙时,随着裂隙方位与工作面夹角的增大,顶煤放出率呈线性规律降低。裂隙与工作面平行时,顶煤放出率最高,为70%。③双组裂隙时,随着次裂隙方位与工作面夹角的增大,顶煤放出率呈线性规律降低。主裂隙垂直、次裂隙平行于工作面时,顶煤放出率最高,为79%。④三组裂隙时,随着次次裂隙与工作面夹角的增大,顶煤放出率呈线性规律降低。主裂隙垂直、次裂隙斜交、次次裂隙平行于工作面时,顶煤放出率最高,为86%。将研究结果应用于1604工作面,取得了显著的经济效益,为具有相同条件的煤矿合理设计工作面的推进方向提供了参考依据。; 王开张彬康天合柴肇云杨永康; 关键词：顶煤放出率

公乌素地区16^#煤渗流物理参数及注水效果评价被引量：1: 2014年; 通过对公乌素地区16#煤的渗流物理参数测定,用综合评价方法对该地区16#煤的注水效果进行了评价。评价结果表明,16#煤层渗透系数初始值为2.432,镜质组最大反射率平均为1.13%,裂隙分形维数为1.512 4,孔隙率为6%,平均水-煤接触角为68.2°,研究认为公乌素16#煤属注水效果中等的煤层。为提高注水效果,采用了延长注水时间、重复注水等措施,有利地解决了该地区16#煤层的顶煤冒放性差、放煤过程粉尘大等问题。; 黄志明康天合李政张彬; 关键词：煤层注水镜质组显微组分润湿性能注水效果

孔隙压力和含水量对煤系高岭石吸附甲烷能量影响的分子模拟研究被引量：3: 2018年; 采用蒙特卡洛方法模拟计算了高岭石吸附甲烷的吸附能和范德华能及其随孔隙压力和含水量的变化规律,分析了高岭石吸附甲烷的微观机理。结果表明:随着孔隙压力的增大,高岭石吸附甲烷的范德华能和吸附能均呈先增大后趋于平衡的规律,符合Langmuir模型;随着含水量的增大,高岭石吸附甲烷的吸附能呈线性规律降低。高岭石中的水分子以氧原子端靠近高岭石孔壁表面、氢原子端远离孔壁表面的方式吸附,并占据了高岭石吸附甲烷的空间;高岭石对甲烷分子的吸附是典型的物理吸附,对水分子的吸附是物理与化学吸附并存;孔隙压力和含水量影响高岭石和甲烷分子间的距离,进而影响了高岭石和甲烷分子间范德华能的大小。研究结果从微观角度揭示了在松软低渗透煤层条件下,将水力压裂和卸压钻孔置于煤层顶底板岩层中,在富含黏土矿物的岩层中实施水力压裂和卸压有利于释放煤层气,为实现煤及其顶底板岩层中煤系气的一体化强化开采奠定了微观理论基础。; 牛广欣张彬康天合宋正平张晓雨; 关键词：分子模拟高岭石吸附能含水量

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张彬

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