基于低场核磁共振原位监测的煤岩甲烷吸附解吸动力学研究 被引量：1

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作者 刘晓茜 光文峰 窦浩然 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第9期7-14,共8页

吸附态甲烷在深部煤岩储层微纳米孔隙中占主导地位,研究其在吸附解吸中的扩散特征对于煤层气开发的预测与现场实施具有重要指导意义。基于自主研发搭建的体积法吸附原位低场核磁试验系统,研究了沁水盆地无烟煤样品的吸附解吸动力学特性... 吸附态甲烷在深部煤岩储层微纳米孔隙中占主导地位,研究其在吸附解吸中的扩散特征对于煤层气开发的预测与现场实施具有重要指导意义。基于自主研发搭建的体积法吸附原位低场核磁试验系统,研究了沁水盆地无烟煤样品的吸附解吸动力学特性,实现了吸附态甲烷在扩散过程中的原位动态监测。结果表明:核磁法所测吸附态有效扩散系数与体积法所测微孔扩散系数呈现相同演化规律:即在吸附过程中,吸附态甲烷的扩散系数随压力的增加呈现先增加后减小的规律;在解吸过程中,其随压力的减小而单调递减。该演化规律表明微孔填充过程中气体扩散分为两个阶段:气体压力小于6 MPa时,分子扩散及努森扩散占主导地位;当气体压力超过6 MPa时,吸附相表面扩散占主导地位。该实验设计为煤层气高效开发提供了重要的实验方法及数据,对实验室核磁共振分析设备的教学以及针对特定科学问题进行的设备升级改造具有重要指导意义。 展开更多

关键词 煤层气 吸附态甲烷 核磁共振 吸附解吸 扩散系数

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长焰煤与糠醛渣共热解动力学、热力学及快速热解产物特性

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作者 曾永福 田宜水 +3 位作者 胡二峰 屈锐 李晨浩 戴重阳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期621-627,共7页

对糠醛渣和低阶长焰煤共热解特性进行系统性研究,通过采用热重分析仪(TG)、红外快速热解反应器考察升温速率对等比例混合的长焰煤和糠醛渣共热解产物分布的影响以及二者之间的协同效应。TG结果表明在300~600℃的热解区间内糠醛渣中纤维... 对糠醛渣和低阶长焰煤共热解特性进行系统性研究,通过采用热重分析仪(TG)、红外快速热解反应器考察升温速率对等比例混合的长焰煤和糠醛渣共热解产物分布的影响以及二者之间的协同效应。TG结果表明在300~600℃的热解区间内糠醛渣中纤维素与长焰煤热解产生的含碳有机组分发生交互作用。Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算的活化能分别在69.80~256.04 kJ/mol和71.24~253.43 kJ/mol之间;在升温速率20、30和40℃/min时,平均指前因子分别为2.55×10^(11)/s(KAS)和4.22×10^(11)/s(FWO)。糠醛渣和长焰煤红外快速共热解实验结果表明:当升温速率从10℃/s提高到30℃/s时,焦油产率先从8.67%增加到9.24%,随后又降低到8.30%,水产率从15.92%降低到14.73%又增到15.26%,气体产率从25.12%增加到26.66%而半焦从50.29%下降到49.78%。模拟蒸馏结果也表明焦油成分中轻质组分含量约为70%,重质组分相对较少,表明红外快速加热下糠醛渣与长焰煤的共热解有助于焦油提质,产生正协同作用。 展开更多

关键词 生物质 长焰煤 共热解 焦油 糠醛渣 热解特性 红外加热

原文传递

煤体微观力学特性的纳米压痕实验研究 被引量：2

3

作者 刘鹏 赵渝龙 +4 位作者 聂百胜 柳先锋 邓博知 何珩溢 曹明伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3453-3467,共15页

煤体力学性质的测定与研究对煤炭高效开采和灾害预防具有重要的理论价值。煤较为松软破碎,强度较低,难以制备标准的力学测试煤样,也无法回收利用从而进行重复测试。亟需探索新的力学测试方法完善煤的力学特性研究。纳米压痕技术可以测... 煤体力学性质的测定与研究对煤炭高效开采和灾害预防具有重要的理论价值。煤较为松软破碎,强度较低,难以制备标准的力学测试煤样,也无法回收利用从而进行重复测试。亟需探索新的力学测试方法完善煤的力学特性研究。纳米压痕技术可以测定小尺度煤体微观力学特性,具有样品易制作、实验快速、样品无损的特点。结合矿物组分测试、形貌扫描和纳米压痕实验,研究了4种煤的物性特征及微观力学性质。结果表明,实验煤样矿物类别主要包括非晶态有机质和黏土、石英和碳酸盐类矿物,不同煤的矿物组分有显著差异。煤的3D形貌图显示不同煤表面粗糙度差异明显,煤中矿物分布具有显著非均质性。纳米压痕实验结果表明:①煤样中石英和碳酸盐类矿物质量分数越高,会导致煤样表面力学性质越强,压痕深度越小;②煤样表面的组分越复杂,煤的非均质性越明显,表面微观力学性质分布的离散程度越高;③煤的煤阶越高,变质程度越高,外部孔隙越发育,导致断裂韧度提高;④对压痕试验结果进行拟合,发现弹性模量与坚固性系数、弹性模量与断裂韧度均具有明显的线性关系,并且弹性模量与断裂韧度的线性关系受峰值载荷的影响。 展开更多

关键词 煤体力学性质 纳米压痕 表面形貌 峰值载荷 坚固性系数 弹性模量 断裂韧度

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流量控制式脉动水力压裂裂缝扩展特征试验研究

4

作者 李全贵 王明杰 +6 位作者 余旭 倪冠华 宋明洋 程志恒 孙万杰 陈亮 赵政舵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期178-189,共12页

脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴... 脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴流量控制式脉动水力压裂试验,分析了泵注频率和泵注速率对泵注压力、声发射能量、裂缝断裂类型及宏观破裂形态特征的影响。结果表明:流量控制式脉动水力压裂的起裂压力、跌落压力及起裂瞬态能量随泵注频率及泵注速率的增加而增大,裂缝扩展面积随泵注频率的增大而减小,随泵注速率的增大而先增大再减小。相较于常规水力压裂,其声发射能量更密集,起裂压力更低,起裂压力最大降低了21.9%,剪切裂纹占比增加5.6%~17.8%,裂缝扩展面积最大增加2.3倍。其脉动水力载荷变化复杂,起裂阶段表现为固定频率、升压力均值和幅值的坡形载荷,裂缝扩展时为固定压力上限、频率和幅值的水平循环形载荷;压力上限、下限和均值与泵注频率及泵注速率呈正相关,压力幅值与泵注频率呈负相关,随泵注频率的增大而先增大再减小。输出的脉动水力载荷类型不同,压裂产生的裂缝扩展特征差异明显。为了提高压裂效果,压裂参数设计要保证输出的脉动水力载荷具有足够的强度和幅值。 展开更多

关键词 脉动水力压裂 流量控制 脉动载荷特征值 能量响应 裂缝断裂类型

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基于声发射和离散元理论煤体宏细观损伤力学行为研究

5

作者 张琪 李祥春 +1 位作者 刘耀儒 聂百胜 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期173-188,共16页

研究煤体在加载过程中的宏细观尺度损伤力学行为对于从本质上探寻连续-非连续型材料的损伤破坏机理至关重要。本文基于声发射监测实验并结合PFC2D离散元软件,从本质上阐述煤体材料复杂宏观力学行为的细观损伤破坏机理。研究结果表明:当... 研究煤体在加载过程中的宏细观尺度损伤力学行为对于从本质上探寻连续-非连续型材料的损伤破坏机理至关重要。本文基于声发射监测实验并结合PFC2D离散元软件,从本质上阐述煤体材料复杂宏观力学行为的细观损伤破坏机理。研究结果表明:当煤体进入屈服阶段后,微裂隙结构彼此相互贯通并形成随意的漫射分布,声发射(AE)定位信号表现出明显的激增现象,这一现象可以作为煤体失稳破坏前的预警信息;围压的作用改变了煤体在宏观尺度下的纵向劈裂破坏模式,导致次生裂纹数量增加,并形成多个共轭剪切面,使煤体由纵向劈裂模式和剪切破裂模式向“Y”形剪切破坏模式和多剪切破坏模式转变;煤体宏观主破裂面与轴向应力方向形成的破裂夹角随围压变化呈正相关递增关系。在应力-应变全过程不同阶段中,煤体轴向应力与轴向应变对应微裂纹扩展演化的敏感性阈值指标,可为煤体宏细观损伤破坏机理研究提供借鉴。 展开更多

关键词 煤体 声发射 离散元 宏细观 损伤破坏

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硅油控制自旋射流钻头转速下的黏性力矩特性

6

作者 葛兆龙 张娣 +2 位作者 卢义玉 周哲 崔予怀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4542-4552,共11页

利用转速可控自旋射流钻头破煤钻孔,可提高水力喷射树状钻孔技术的煤层气开发效率。在钻头有界环空内填充硅油产生的黏性力矩可有效控制钻头转速,但黏性力矩特性仍不明晰。量化分析了不同黏度硅油流变特性;基于自主搭建的流体有界环空... 利用转速可控自旋射流钻头破煤钻孔,可提高水力喷射树状钻孔技术的煤层气开发效率。在钻头有界环空内填充硅油产生的黏性力矩可有效控制钻头转速,但黏性力矩特性仍不明晰。量化分析了不同黏度硅油流变特性;基于自主搭建的流体有界环空受迫流动动力学测试装置,获得了不同转速和有界环空内径下硅油的黏性力矩;阐明了硅油在有界环空内的流动状态,推导了黏性力矩模型并进行了适用性讨论。结果表明:硅油依黏度不同可近似为牛顿流体(黏度≤5 Pa·s)和以Cross流变模型描述的剪切稀化流体。牛顿型硅油在有界环空内受迫流动时表观黏度基本不变,因此其黏性力矩随自身黏度和转速线性增加,随内径增加增速加快,这有利于多压力梯度下的转速控制。Cross型硅油的剪切应力随剪切速率呈现为增加、减小、再增加趋势,导致其黏性力矩存在由转速和内径协同控制的峰值,且硅油黏度越大,黏性力矩取得峰值时的转速和内径组合越多;为避免Cross型硅油控速时因黏性力矩减小而发生钻头转速失控,需根据转速控制范围合理选择硅油黏度和有界环空内径。在84%的测试转速和内径组合下,Cross型硅油黏性力矩大于相同条件下的牛顿型硅油,表明前者更适合高压力下的转速控制,后者更适合低压力。本次实验条件下,硅油在有界环空内的受迫流动为层流,推导的牛顿型和Cross型黏性力矩模型分别在内径不超过14.5 mm和等于14.5 mm下具有较高的可靠性,最大误差为14.3%。 展开更多

关键词 煤层气 自旋射流钻头 转速控制 流变特性 牛顿流体 剪切稀化流体

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不同控制方式下伺服万能试验机控制误差实测分析

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作者 黄启翔 李勇 +1 位作者 王开成 牟俊惠 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第12期139-146,共8页

利用合金试件,应用250 kN电子万能试验机,设计同步加载试验,进行不同加载方式下伺服万能试验机控制误差实测研究及理论分析。试验结果显示:力控制方式的控制误差大于位移控制方式;力控制方式下,控制误差随加载速率的增大而增大,其调节... 利用合金试件,应用250 kN电子万能试验机,设计同步加载试验,进行不同加载方式下伺服万能试验机控制误差实测研究及理论分析。试验结果显示:力控制方式的控制误差大于位移控制方式;力控制方式下,控制误差随加载速率的增大而增大,其调节时间与加载速率呈指数及对数关系;位移控制方式下,控制误差随加载速率变化不明显,其调节时间与加载速率呈幂函数关系;力控制方式循环编程控制误差更大,位移控制方式循环编程控制误差更小。理论分析表明:万能试验机采用梁型应变式载荷传感器及加载极性不同是造成力控制方式控制误差大于位移控制的主要原因。 展开更多

关键词 控制方式 伺服万能试验机 控制误差 同步加载

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深中沉管隧道火灾烟气流动与控制数值研究

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作者 王亮 张海宁 刘松林 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1091-1099,共9页

为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提... 为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提出了沉管隧道火灾临界风速和烟气逆流长度的修正模型,同时还建立了烟气分岔流动低温区域长度的预测模型。结果表明,当无量纲热释放率小于0.139时,临界风速与无量纲火源热释放速率的1/3次方成正比。当纵向风速从1.5 m/s增加到4.0 m/s时,10、20、30、50 MW火灾时的峰值温度分别降低了35%、48%、46%和43%。在强纵向风速的作用下会发生烟气分岔现象,对隧道中心线和侧壁温度进行分析,得到了分岔流动低温区域长度预测模型,预测结果误差在10%以内。 展开更多

关键词 沉管隧道火灾 数值模拟 临界风速 烟气逆流长度 烟气分岔

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Si_(3)N_(4)陶瓷材料高温力学性能和断裂行为定量化实验研究

9

作者 吴德荣 成天宝 《中国陶瓷工业》 CAS 2023年第5期6-11,共6页

陶瓷构件常常服役于高温极端环境,易发生脆性断裂破坏。然而,关于陶瓷材料定量化的高温微观断裂研究报道较少。本文基于硅钼棒加热技术开展了Si_(3)N_(4)陶瓷材料高温维氏压痕实验,测试了惰性环境下,材料从室温至1200℃间的维氏硬度和... 陶瓷构件常常服役于高温极端环境,易发生脆性断裂破坏。然而,关于陶瓷材料定量化的高温微观断裂研究报道较少。本文基于硅钼棒加热技术开展了Si_(3)N_(4)陶瓷材料高温维氏压痕实验,测试了惰性环境下,材料从室温至1200℃间的维氏硬度和断裂韧性,定量化表征了典型温度下的裂纹偏转和穿沿晶行为。研究表明:Si_(3)N_(4)陶瓷材料的维氏硬度、断裂韧性和杨氏模量在高温下有一定的降低,实验温度下的沿晶裂纹比例远大于穿晶裂纹比例,而裂纹偏转角分布随温度的变化不大。 展开更多

关键词 Si_(3)N_(4)陶瓷材料 高温力学性能 断裂性能 定量化表征 压痕实验

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致密砂岩孔隙尺度下气-水界面动态演化可视化实验研究

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作者 田键 康毅力 +3 位作者 游利军 贾钠 王艺钧 秦朝中 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期862-873,共12页

水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种... 水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种玻璃芯片模型,可视化研究了孔隙尺度下渗吸和返排过程中气-水界面演化和两相流动行为;结合岩心驱替实验,探讨了孔隙尺度气-水界面演化与致密砂岩宏观气体流动的关联机制.结果表明:(1)孔隙尺度下气-水界面随含水饱和度的增加由水膜水气-水界面向毛管水气-水界面演化,并主要通过卡断和绕流两种形式破坏气体流动连续性;(2)优势通道既是孔隙尺度下水相返排的快速走廊,也是气泡运移和贾敏效应发生的主要通道,是造成储层产水但不产气的一个重要原因;(3)孔隙尺度下气-水界面演化引起的水封气现象是水相圈闭损害的具体微观作用形式,宏观表现为岩心尺度上水相难以彻底返排和气体渗透能力不能完全恢复.实验结果可为储层岩石孔隙尺度下水相圈闭作用机理和气水可动性分析提供理论依据. 展开更多

关键词 气-水界面 囚闭气 流动连续性 孔隙尺度 微流控技术 水相圈闭

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煤矿工人睡眠质量与心理健康状况相关性研究

11

作者 师晶晶 朱熹阳 +1 位作者 李玥毅 聂百胜 《人类工效学》 2024年第6期9-17,共9页

目的为预防煤矿安全事故,探讨煤矿工人的睡眠质量与心理健康状况的相关性及其影响因素。方法采用匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)和症状自评量表(SCL-90)对河南省洛阳市嵩山煤矿工人进行调查。对收集到的数据,利用方差分析、t检验和Logis... 目的为预防煤矿安全事故,探讨煤矿工人的睡眠质量与心理健康状况的相关性及其影响因素。方法采用匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)和症状自评量表(SCL-90)对河南省洛阳市嵩山煤矿工人进行调查。对收集到的数据,利用方差分析、t检验和Logistic回归分析等统计方法进行分析,结果煤矿工人的睡眠质量显著低于普通成年人(t=21.58^(***),P<0.001)。不同年龄段、学历和饮酒情况的煤矿工人在PSQI因子上存在显著差异(P<0.05)。31~40岁的煤矿工人睡眠质量差的风险是30岁以下工人的8.82倍;大学专科和本科学历的工人睡眠质量差的风险分别是初中及以下学历工人的4.715倍和6.390倍;非独生子女的工人相比独生子女,睡眠质量差的风险是6.390倍;入队前饮酒、入队后不饮酒的工人相比从不饮酒的工人,睡眠质量差的风险是3.693倍。调查显示,煤矿工人的睡眠质量与心理健康状况存在显著相关性。结论煤矿工人的睡眠质量与心理健康状况密切相关,且受到多种因素的显著影响。针对不同特征群体采取差异化的干预措施,有助于有效改善煤矿工人的健康状况,从而进一步降低安全事故的发生风险。 展开更多

关键词 职业工效 事故预防 矿山 安全心理 煤矿工人 睡眠质量 心理健康 症状自评量表

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深部圆形巷道冲击破坏特征试验研究

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作者 彭守建 杨燕 +3 位作者 许江 许庆峰 秦朝龙 农晓莉 《煤矿安全》 北大核心 2025年第1期107-116,共10页

为研究深部圆形巷道在扰动荷载条件下的冲击破坏特征,基于自主研发的冲击地压多功能物理模拟试验系统,针对大尺度类岩石材料开展圆形巷道冲击破坏试验,模拟地下800 m巷道受到开采扰动时的冲击破坏过程,分析了深部圆形巷道发生冲击破坏... 为研究深部圆形巷道在扰动荷载条件下的冲击破坏特征,基于自主研发的冲击地压多功能物理模拟试验系统,针对大尺度类岩石材料开展圆形巷道冲击破坏试验,模拟地下800 m巷道受到开采扰动时的冲击破坏过程,分析了深部圆形巷道发生冲击破坏的应力应变、爆坑、声发射和红外辐射响应特征。结果表明:深部圆形巷道冲击破坏过程分为平静期、颗粒弹射期、块状剥落期、全面破坏期4个阶段;巷道破坏后两侧均形成“V”形爆坑,右侧爆坑的面积大于左侧,破坏程度高于左侧;巷道开始产生颗粒弹射时进入初始破坏阶段,声发射计数和能量缓慢增加,红外辐射温度场均匀分布,分异程度较低;随着扰动应力的增加,声发射计数和能量逐渐增大,红外辐射温度场出现升温并形成高温集中区域,温度场分异现象明显;临近全面破坏时声发射计数和能量突增,红外辐射温度场分异程度达到最大后降低,低温区域温度场整体温度升高。 展开更多

关键词 深部巷道 冲击破坏 冲击倾向性 声发射 红外辐射

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单轴压缩下裂隙砂岩宏细观损伤破坏特性的试验研究

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作者 胡千庭 余长君 +4 位作者 李全贵 钱亚楠 凌发平 刘荣辉 李文禧 《实验力学》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页

裂隙岩体影响岩土工程稳定性,开展裂隙岩体研究具有重要工程意义。本文首先在砂岩试样上设置不同角度的单一裂隙,采用室内单轴压缩试验从宏观角度研究了裂隙砂岩损伤破坏特性。结果表明:随着裂隙倾角α的增加,试样峰值强度和弹性模量均... 裂隙岩体影响岩土工程稳定性,开展裂隙岩体研究具有重要工程意义。本文首先在砂岩试样上设置不同角度的单一裂隙,采用室内单轴压缩试验从宏观角度研究了裂隙砂岩损伤破坏特性。结果表明:随着裂隙倾角α的增加,试样峰值强度和弹性模量均值逐渐增大,预制裂隙对试样力学性质的削弱作用减弱;预制裂隙降低了试样声发射事件的活跃水平,声发射事件在α为90°时最为活跃;声发射能量幂律分布指数随着α增加,呈现先增后减再增的“N”形变化趋势。其次利用颗粒流分析软件(Particle Flow Code,PFC^(2D))建立裂隙岩体数值模型,从细观角度揭示了裂隙砂岩破坏过程微裂纹扩展规律和损伤演化过程。数值模拟研究表明,试样加载过程中总裂纹和剪裂纹数量随着α增加呈增大趋势,而拉裂纹数量持续增加,试样破坏以剪切破坏为主;裂隙试样细观损伤演化过程中,细观微裂纹最先由预制裂隙尖端处萌生,然后扩展贯通至试样上下两端,细观损伤演化过程中的微裂纹数量呈带状分布,裂纹热点分布形式与室内试验宏观裂纹扩展模式基本一致。 展开更多

关键词 裂隙砂岩 单轴压缩 PFC2D数值模拟 力学性质 声发射 细观损伤

原文传递

不同初始储层压力下CO_(2)驱替CH_(4)试验研究

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作者 许江 蒋石宇 +3 位作者 彭守建 王忠晖 陈嘉璇 牛慧婷 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期94-105,共12页

【目的】为揭示注二氧化碳强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程中的储层参数演化规律及初始储层压力对煤层气注气开采效果的影响。【方法】利用多场耦合煤层注气增产物理模拟试验系统,开展了恒定注气压力2.0 MPa和初始储层压力分别为1.5、... 【目的】为揭示注二氧化碳强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程中的储层参数演化规律及初始储层压力对煤层气注气开采效果的影响。【方法】利用多场耦合煤层注气增产物理模拟试验系统,开展了恒定注气压力2.0 MPa和初始储层压力分别为1.5、1.0和0.5 MPa的注CO_(2)驱替CH_(4)试验研究,探讨了CO_(2)驱替CH_(4)过程中储层压力、温度和体积应变等多物理场参数的时空演化规律及其驱替效果,并在分析其作用机制的基础上对CO_(2)驱替CH_(4)过程进行了阶段划分。【结果和结论】结果表明:(1)在驱替过程中,注气井储层压力高于生产井储层压力,且压差随初始储层压力增大而增大,最大值为0.34 MPa,而储层平衡压力随初始储层压力增大而减小。(2)储层温度在距离注气井越近的位置越早上升,且初始储层压力越小温度上升速率越大,储层平衡温度随初始储层压力增大而减小。(3)储层体积应变演化可划分为缓慢上升、急速上升、趋于平缓3个阶段,储层体积应变随初始储层压力增大而减小。(4)在驱替过程中,初始储层压力从0.5 MPa依次增至1.0、1.5 MPa时,CH_(4)采收率由91.00%依次降至88.48%、86.81%,随初始储层压力增大呈现减小趋势,与之相反,CO_(2)突破时间和CO_(2)封存效率随初始储层压力增大而增大。驱替过程各阶段作用机制不同,阶段1 (CO_(2)未突破阶段)和阶段2 (CO_(2)突破阶段)的CH_(4)累积体积、CO_(2)封存体积随着初始储层压力的增加而增加,均占整个驱替过程中CH_(4)累积体积、CO_(2)封存体积的80%以上。研究成果为构建煤层气高效开采协同CO_(2)地质封存一体化技术提供理论依据。 展开更多

关键词 CO_(2)-ECBM 初始储层压力 储层参数演化 驱替效果 多场耦合 真三轴应力状态

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基于FEDformer-LGBM-AT架构的采煤工作面上隅角瓦斯浓度预测

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作者 梁运培 李赏 +4 位作者 李全贵 郭亚博 孙万杰 郑梦浩 王程成 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期360-378,共19页

在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅... 在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅为0~30 min,而中长时30~60 min预测精度低、泛化能力差。为了解决这个问题,以山西某矿回采工作面为研究对象,对该工作面的煤层瓦斯含量进行动态提取,组建煤层瓦斯含量、瓦斯浓度、采煤机、风速的特征集合,并对该特征集合进行预处理,通过相关性分析对不同特征进行筛选,进一步构造相关特征的短时趋势、长时趋势、周期趋势以及拼接特征,首先构建基于频率增强分解Transformer(FEDformer)的瓦斯浓度预测层,构建基于轻量梯度增强机(LGBM)的残差修正层,然后引入自适应阈值(AT)技术构建阈值感知层,最终组成3层瓦斯超限预测模型架构,对未来60 min内上隅角瓦斯浓度进行预测,并通过召回率(TPR),误报率(FPR),平均绝对误差(MAE)以及平均绝对百分误差(MAPE)对预测性能进行考察。结果表明:所构建的基于FEDformer-LGBM-AT架构的上隅角瓦斯浓度预测模型的短时TPR为0.956,FPR为0.035,MAE为0.033,MAPE为0.183;长时预测的TPR为0.940,FPR为0.035,MAE为0.047,MAPE为0.262;与传统的灰色模型(GM)、支持向量机(SVM)、反向传播(BP)、门控循环单元(GRU)、粒子群优化的长短期记忆(PSOLSTM)、Transformer等模型的长时预测能力相比,FEDformer-LGBM-AT架构模型具有更好的长时预测精度和泛化能力,自适应阈值感知使得模型对高值瓦斯浓度敏感。该架构模型弥补短期预测局限性和泛化性,支撑现场瓦斯超限防治措施,可为回采工作面瓦斯浓度智能预测提供一定的借鉴和参考。 展开更多

关键词 瓦斯浓度 深度学习 特征构造 自适应阈值 长时预测

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煤层顶板水平井分段水力压裂微震监测与评价

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作者 李全贵 彭淑悦 +5 位作者 梁运培 李文禧 钱亚楠 程春晖 余长君 湛金飞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期46-57,共12页

【背景】微震监测作为一种无损监测技术被广泛用于煤层水力压裂效果评价,但由于建立层状波速模型时缺乏对同层介质中垂向波速梯度的考虑,导致走时计算和震源定位精度有待提高,影响了煤层水力压裂评价的准确性。【目的和方法】以安徽某... 【背景】微震监测作为一种无损监测技术被广泛用于煤层水力压裂效果评价,但由于建立层状波速模型时缺乏对同层介质中垂向波速梯度的考虑,导致走时计算和震源定位精度有待提高,影响了煤层水力压裂评价的准确性。【目的和方法】以安徽某矿煤层分段水力压裂工程为背景,提出了一种基于泛克里金插值法改进的波速模型。结合各向异性因子约束,在声波测井波速模型的基础上,对同层介质中网格波速数值进行插值计算,表征其各向异性特征,并以此修正弹性波传播路径。通过已知位置射孔事件的震源定位精度对比,验证了改进波速模型的有效性。基于该模型,进一步计算了储层渗透率和储层改造体积(stimulated reservoir volume,SRV),实现了对煤层水力压裂效果的综合评价。【结果与结论】结果表明,泛克里金波速插值相比于线性插值能够有效提升震源定位精度,对于同一射孔点,插值后模型定位误差较初始层状模型最高降低了7.22 m。水力压裂效果评价中,波速插值后的震源定位结果得到改善,微震事件在垂向方向离散性得到有效约束,各压裂段有效影响半径约90 m。煤层区域内微震事件分布密度与渗透率存在差异,各段井筒附近压后渗透率较高。储层改造体积总计为1.977×10~7 m^(3),改造体积及水力裂缝长度与注入总液量正相关,基于微震评价的压裂改造效果与预期设计相符。 展开更多

关键词 水力压裂 微震监测 各向异性 泛克里金插值法 波速模型 网格搜索

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煤系天然气高效开发在能源转型中的价值及发展方向

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作者 李瑞 向雯婷 +5 位作者 徐凤银 肖宇航 吕帅锋 张晓飞 张乐 阳保科 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期60-72,共13页

天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。... 天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结果表明:我国煤系天然气资源类型多、资源量大且分布广泛,具有大规模高效开发的资源基础。高效开发煤系天然气资源对促进能源低碳发展具有重要意义,能够有效降低高碳化石能源消费占比,减少CH4温室气体排放,与CCUS技术结合实现增产减碳双效应。煤系天然气开发与新能源发展可实现协同促进,可以保障新型灵活电力系统的优质调峰,实现安全高效低成本制氢、利用煤系储氢,以及与地热资源协同互补,提高开发效率。我国目前煤系气井总体单井产量低,且开发技术尚待成熟,这些因素限制了煤系天然气的高效开发。因此,探讨了我国煤系天然气开发的重点攻关方向,包括大力开发深部煤层气资源,增加深部煤层气资源量和储量,突破深部复杂地质条件开采难题;大力实施煤系多类型天然气共探共采,降低煤系多气勘探开采成本并提高煤系气单井产量;大力推动煤矿CH4零排放,降低CH4温室气体排放,提高矿井瓦斯抽采量对天然气产量贡献度;强化CCUS+煤系气资源高效开发,实现CCUS技术与煤系气开发融合发展;强化煤系气开发地质工程一体化,增强煤系气开发技术与储层地质条件的匹配性;促进煤系气开发的数字化和智能化发展进程,利用数字化和智能化技术提升煤系气资源的高效、绿色及低碳开发水平。 展开更多

关键词 煤系天然气 能源低碳发展 CCUS 零排放 储氢 高效开发

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基于PID搜索优化的CNN-LSTM-Attention铝电解槽电解温度预测方法研究

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作者 尹刚 朱淼 +2 位作者 全鹏程 颜玥涵 刘期烈 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期324-337,共14页

铝电解生产环境恶劣,受电场、磁场、流场、温度场等多物理场耦合影响,导致铝电解生产过程故障频发。铝电解温度是影响铝电解槽寿命和运行状态的重要参数,但由于槽内温度很高且具有强烈腐蚀性,至今尚未找到有效的电解温度在线检测与预测... 铝电解生产环境恶劣,受电场、磁场、流场、温度场等多物理场耦合影响,导致铝电解生产过程故障频发。铝电解温度是影响铝电解槽寿命和运行状态的重要参数,但由于槽内温度很高且具有强烈腐蚀性,至今尚未找到有效的电解温度在线检测与预测方法。为了解决这一技术难题,通过理论分析结合现场实验验证,揭示了铝电解槽电解温度与其工艺参数间的密切相关性,并据此提出一种基于深度学习的铝电解槽电解温度预测模型。考虑到铝电解槽工艺参数的复杂性、非线性、高维度、时序性等特征,采用卷积神经网络(CNN)用于提取数据的高维特征,长短期记忆网络用于建模(LSTM),处理铝电解生产过程中的时序数据,引入了注意力机制(Attention),学习输入参数不同部分之间的关联性,同时根据输入数据的重要程度进行加权处理,并采用PID搜索优化算法(PSA)对CNN-LSTM-Attention模型的参数进行寻优,减少训练时间并提高模型的性能。最后经铝电解实际生产数据进行现场实验验证,结果表明:提出的温度预测模型相关指数(R~2)为0.963 7,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为5.417 6和3.382 5,与单一模型算法、其他预测算法和不同优化算法对比验证表明,该模型的性能更佳,能够准确预测铝电解槽电解温度,实现了铝电解槽电解温度的在线检测。 展开更多

关键词 铝电解 算法 电解温度 深度学习 过程控制

原文传递

智能采矿工程专业建设中的挑战与对策

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作者 蒋长宝 李琳 +5 位作者 聂百胜 周雷 何将福 邓博知 张成朋 尚雪义 《高教学刊》 2025年第5期17-20,共4页

智能时代背景下矿山开采行业产生向智能采矿转型的新需求,对于智能采矿人才培养的新要求也随之而来。该文探讨智能采矿工程专业建设中的挑战与对策,指出该专业面临着课程设置不科学、跨学科师资队伍建设难、实践实训体系尚不完善等挑战... 智能时代背景下矿山开采行业产生向智能采矿转型的新需求,对于智能采矿人才培养的新要求也随之而来。该文探讨智能采矿工程专业建设中的挑战与对策,指出该专业面临着课程设置不科学、跨学科师资队伍建设难、实践实训体系尚不完善等挑战,提出优化课程体系、创新教学模式、打造跨学科融合师资和探索产学研用一体化人才培养模式等策略。这些措施有助于解决智能采矿工程专业建设中的问题,培养具备多学科知识背景、熟练掌握智能化知识及应用的高级矿业领域人才,为智能采矿工程专业的未来发展奠定坚实的基础。 展开更多

关键词 智能采矿工程 跨学科 课程体系 教学改革 人才培养

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“科教+产教”双融合的资源安全类专业人才培养模式

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作者 田森 司鹄 +2 位作者 刘莉 尚雪义 杨珊 《安全》 2025年第1期45-49,共5页

为满足经济社会对工程科技人才的需求,采用文献研究、案例分析等方法,结合重庆大学资源安全类专业人才培养现状,提出工程案例引导→科研实训协同→工程前沿导向→校企资源共建的“四位一体”理论与专业实践互动式教学框架,构建“科教+... 为满足经济社会对工程科技人才的需求,采用文献研究、案例分析等方法,结合重庆大学资源安全类专业人才培养现状,提出工程案例引导→科研实训协同→工程前沿导向→校企资源共建的“四位一体”理论与专业实践互动式教学框架,构建“科教+产教”双融合的资源安全类专业多学科交叉创新型人才培养模式。实践结果表明:该模式应用效果显著,学生满意度高,并形成一系列的教学改革成果、理论与实践资源创新平台,逐渐在专业及学科建设、科教与产教融合、产学研用一体化培养等方面形成优势。研究结果为资源安全类专业产学研用一体化区域联动教育创新示范提供理论支持。 展开更多

关键词 资源安全类 人才培养模式 多学科交叉 产教融合

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