厚硬顶板沿空留巷围岩结构稳定性数值模拟研究

本文采用数值模拟研究的方法对厚硬顶板条件下沿空留巷围岩结构稳定性进行了分析,采用UDEC建立了相应的数值分析模型,模拟了留巷墙体及煤帮变形特征、巷内顶板及底板变形特征、留巷采场侧向顶板垮冒特征,在此基础上分析了围岩应力变化特点。     

余吾煤业地面钻井抽采采空区瓦斯技术的应用

为解决煤矿采空区的积聚瓦斯涌向工作面,从而造成工作面以及回风流的瓦斯超限难题,潞安集团余吾煤业有限公司根据自身实际情况,在N2105工作面结合瓦斯抽采治理与采矿技术,开展了地面钻井抽采瓦斯采动影响煤层及采空区瓦斯试验。试验结果表明:随着工作面推过钻井的距离增大,顶底板裂隙逐渐发育,采空区顶板垮落,观测期间的瓦斯浓度由最初的12.2%增长到69.4%;产气平稳阶段的瓦斯纯流量由1.32 m~3/min上升为13.94 m~3/min;31 d内的累计瓦斯抽采量为30.704万m~3,产气平稳阶段(瓦斯纯流量在9 m~3/min以上)达13 d,占总抽采瓦斯期41.9%。该试验有效解决了工作面回采时的瓦斯超限难题,实现了高瓦斯矿井的煤与瓦斯共采。     

基于地质特征的煤层气压裂层位优选浅析——以湖南涟源凹陷测水煤系为例

通过压裂造缝和煤(储)层顶、底板地质特征研究,本文提出了4种煤层气压裂层位模型,即顶底板构造假整合及不整合压裂层位模型、顶板牵引褶皱压裂层位模型、底板底缘褶皱压裂层位模型。研究发现,选择在煤(储)层顶、底板合适层位进行压裂比在煤(储)层中进行压裂能更好地达到煤层气排采效果,并能将包括煤层顶、底板页岩气和致密气进行综合评价和综合利用,取得更好的经济效益。     

高位瓦斯尾巷抽放技术在综采工作面试验与应用

为解决平煤股份十矿对综采工作面瓦斯治理这一技术难题，利用高位瓦斯尾巷进行抽放通过试验进行了分析总结，从戊9．10—20190采面采空区抽出瓦斯151．2万m^3，抽出率29．5％。平均抽出纯量8．7m^3／min，最高为18m^3／min，抽放有效服务距离达220m，使回风巷瓦斯浓度保持在0．5％～0．6％，确保了采面安全生产能力。为有效治理瓦斯，提供了经验和技术依据．     

JH区块沙溪庙组致密砂岩气藏压裂缝高影响规律研究

致密砂岩油气作为非常规油气资源之一,已成为油气增储上产的“重点领域”与“亮点类型”。其中四川盆地JH区块沙溪庙组致密气资源丰富,河道砂体广泛发育,开发潜力巨大。致密砂岩气藏低孔低渗的特性决定了只有采用水平井分段压裂才能实现其规模效益开发,而在水力压裂过程中,裂缝高度控制是一件很棘手的问题。基于此,以JH区块为研究背景,建立三维层状介质压裂数值模拟模型,以现场压裂施工数据和井温测井缝高数据为基础,优选P3D裂缝扩展模型,进而分析工程、地质因素对裂缝垂向扩展行为的影响和控制作用。研究结果表明,不可控地质因素中储隔层应力差是影响裂缝高度的最关键因素,当储隔层最小水平主应力差达4～6 MPa后,裂缝几乎不会发生穿层;杨氏模量影响较小,泊松比几乎没影响;可控工程因素中施工排量和压裂液黏度对缝高影响较大,低排量和低黏度有助于控制缝高。     

复杂地质条件下注浆固管技术的创新应用

23071（西）工作面为设计综采工作面，平均煤厚4.0m，工作面北部为崔拐正断层保护煤柱，东部为已回采结束的23071工作面和原新发、蓝盾矿采空区及老巷，西部及南部为未采动区。     

复杂地质条件下综采工作面安全高效技术研究

为提高平煤股份十矿己16--22320工作面下分层薄煤层采面安全高效生产技术问题,采用综采机械化回采工艺,通过加强采面的顶板管理、机头、机尾的顶板管理,确保实现正规循环,经过试验：己16--22320综采工作面正规循环率达到93％,原煤月产量保持在5．8万吨以上。为复杂地质条件下分层薄煤层综采工作面实现高产高效提供可供借鉴的经验。     

“三软”煤层卸压增透瓦斯抽采技术研究

1．前言 近年来，随着开采深度的增加，瓦斯事故成为制约煤矿安全生产的重大问题。为此，郑煤集团大平煤矿矿积极与矿业院校合作，进行“三软”煤层瓦斯治理研究工作。一系列的试验表明不同的煤体结构必须采用不同的强化措施进行增透，才能达到高效抽采瓦斯的目的。对于硬煤储层可通过本煤层水力强化压裂实现增透；对于软煤储层可通过两种途径增透：一是进行围岩水力强化，建立瓦斯运移产出的高速通道，实现瓦斯快速抽采；二是冲出一定量煤体，实现卸压增透，类似于保护层开采卸压的原理，卸压增透的效果高于造缝增透，在矿业院校的指导下，大平煤矿组织在21141底板抽放巷进行不同方式的水力冲孔试验，积极开展了穿层钻孔水力压裂增透技术研究工作，提高了穿层钻孔预抽效果。     

采动影响下断层活化导水数值模拟研究

文章通过分析采动过程中断层带的力学特征及渗流变化规律,结合弹性力学及裂隙介质水动力学知识,推导出断层活化导水的必要条件:地下水水压P大于断层破碎带最小主应力σ3,断层的应力屏障效应导致断层带附近出现应力集中和高应力梯度,这是断层活化前的一个明显特征。数值模拟结果一方面反演了2321工作面F4断层活化导水过程,验证了断层活化导水必要条件的可靠性;另一方面显示当2313工作面开挖至距F6断层面27m时达到活化导水临界状态,当开挖至距断层面17m时F6断层可能发生活化导水。     

滴灌双向流流道灌水器水力性能的数值模拟与试验研究

双向流流道是一种新型滴灌灌水器流道,其内部水流运动比较复杂。为研究其水力性能,选用5个结构参数,设5个水平,通过正交表设计出25组流道,采用CFD数值模拟,对模拟结果通过宏观试验和PIV微观试验进行验证。结果表明:其中仅一组流态指数超过0.5,其余均小于0.5,表明这25组双向流流道的水力性能优良;对水力性能正交设计结果进行分析,各因素对流态指数的影响顺序:e收缩段宽b分水件与挡水件最小距离c分水件与挡水件底距离d挡水件底高度a分流段正向水流道宽,其中收缩段宽和分水件与挡水件最小距离对流态指数的影响显著,分水件与挡水件底距离对流态指数的影响一般显著,而挡水件底高度和分流段正向水流道宽影响不显著。该双向流流道水力性能良好,有相当大的发展前景。     

径向井压裂激活天然裂缝模型研究

径向井压裂技术是在主井眼钻出径向井的基础上再实施压裂,是一种新型的非常规储层改造技术.针对径向井穿过天然裂缝后,天然裂缝对裂缝起裂的影响开展研究,建立径向井压裂激活天然裂缝解析模型,分析天然裂缝位置、倾角、方位角以及储层地应力状态对裂缝起裂的影响.结果表明:随天然裂缝与主井筒距离增大,天然裂缝拉伸激活压力显著增大,剪切激活压力变化较小;随天然裂缝倾角增大,天然裂缝激活压力增大,方位角对激活压力无影响;正断层和逆断层地应力状态下,天然裂缝容易激活;走滑断层地应力状态下,天然裂缝较难激活.研究成果为径向井压裂技术在含天然裂缝储层推广应用打下了基础.     

含水致密气藏产能评价新方法——以鄂尔多斯盆地东缘致密气田为例

随着致密气勘探开发技术的发展，中海油临兴-神府区块致密气勘探取得突破，发现探明储量超千亿立方米的致密气田，然而相比于苏里格等气田，具有地层压力低、产水量大等特点。如何针对该类含水致密气藏产能进行评价对区块开发至关重要。基于该区块实际岩心开展启动压力梯度实验，创新定量评价启动压力梯度与渗透率和含水饱和度之间的关系。在此基础上利用气水两相流渗流力学理论，创新建立考虑动态启动压力梯度的含水致密气藏压裂气井多因素产能公式，并与现场实际试气结果进行对比，验证模型的准确性。研究分析地质工程因素对产能的影响。结果表明：含水饱和度对气井产能影响显著，随着储层含水饱和度的增加，气井产能大幅降低；随着启动压力梯度增加，气井产能降低并且气井存在最小流动压差，为气井生产策略提供依据；压裂工程改造中随着裂缝半长与渗透率的增加，气井产能增加，但是存在最优的裂缝渗透率值。研究成果可为优化致密气工程改造实施提供新的解决方案。     

关于隧洞围岩破坏特征的连续-离散耦合分析

为探究不同侧压系数下断面形状对隧洞破坏特征的影响,基于齐热哈塔尔地区地质条件,构建连续-离散耦合数值模型,从洞室围岩塑性区演化、洞室围岩位移及裂纹发育状态进行探讨.结果表明:断面形状相同时,随着侧压系数的增加,洞室顶底板塑性区变化较为明显,且位移集中区域由两帮转移至顶底板;洞室顶底板始终为拉剪复合破坏,而两帮则随着侧压系数的增加由张拉破坏变为拉剪复合破坏;侧压系数一定时,圆形断面洞室破坏程度最小.     

条带充填开采支巷快速掘进支护技术

以山西三元煤矿1#充填工作面的具体工程地质特征及生产技术条件为背景，在保证巷道安全稳定的前提下，提出一种能够科学匹配沿空掘巷围岩现场实际变形破坏的新型支护理念与关键技术。结果表明：巷道掘出后围岩塑性区主要分布于巷道两帮及顶底板，巷道两帮的破坏主要是剪切破坏, 顶板处几乎没有塑性区的分布，底板塑性区分布较广泛，导致破碎岩层发生比较强烈的扩容变形，从而进一步加剧了帮部围岩和巷道肩窝的破坏变形。根据锚杆锚索长度计算原理图，并结合1#充填工作面顺槽巷道掘出后扰动应力分布曲线图，最终确定锚杆锚索参数。     

八道湾组全直径岩心不同压裂液下真三轴压裂裂缝延伸特征

选用新疆焉耆盆地博湖坳陷，宝浪苏木构造带，下侏罗统八道湾组X井全直径岩心制备300 mm的立方体试样，分别开展滑溜水压裂液、瓜胶压裂液和超临界二氧化碳压裂，研究不同压裂液下的破裂压力和裂缝延伸形态特征。结果表明：瓜胶压裂液压裂下的破裂压力最高，滑溜水压裂液次之，超临界二氧化碳的破裂压力最小，压裂时间最短，可以形成更加复杂的缝网，与滑溜水和瓜胶压裂液相比，破裂压力分别降低了26.0%和33.3%；滑溜水压裂液压裂岩样表面可以形成分支缝，全直径岩心可以形成转向裂缝；瓜胶压裂液压裂岩样表面和全直径岩心均形成较为平直的双翼裂缝；超临界二氧化碳压裂岩样表面裂缝形态复杂，裂缝易发生转向，迂曲度大，主缝为双翼非对称缝，可以诱导产生多条贯穿主裂缝，裂缝整体分布呈现“Y”形和“H”形，全直径岩心内裂缝复杂程度高，可形成缝网和转向裂缝，裂缝面具有凹凸不平特性，这对于压裂裂缝自支撑具有重要作用。室内物理模拟实验研究结果可为现场压裂施工设计提供参考。     

北京地铁8号线泥水盾构接收端洞门受力计算及支撑分析

在泥水盾构接收过程中保持洞门的稳定是盾构接收工程的重点。以北京地铁8号线王府井站—前门站区间泥水盾构接收为工程背景，基于弹性力学的Mindlin应力解公式得出盾构推进过程中对洞门压力的计算公式，分析盾构逐渐接近接收端的过程中对洞门引起的附加应力，结合工作舱压力的变化进而得出洞门的工字钢斜撑轴心压力大小。最后，根据轴心压力的变化，分析工字钢斜撑的稳定性和变形情况。研究表明：泥水盾构接近洞门的过程中，洞门压力呈先增加后减少的变化，当洞门压力升高到一定程度时，工字钢斜撑变形逐渐加剧直至失去整体稳定性。考虑洞门压力的最大值，增加支撑是保证洞门稳定的关键。建议支撑尽量根据洞门中心位置对称设置，且横撑的添加很有必要。     

袁店一井煤矿深部复杂构造区失修岩巷综合控制技术研究

为了解决煤矿深部复杂构造区岩巷冒顶、底鼓等支护失效问题，以袁店一井煤矿深部复杂构造区失修岩巷为工程背景，提出高强锚注综合控制系统来保持围岩的完整性和稳定性。利用FLAC3D软件建立典型岩巷高强锚注综合控制技术方案的数值计算模型，分析强力锚固约束支护技术方案以及锚注一体化补强支护技术方案对围岩稳定性的影响。提出具体“高强锚注”主动支护技术方案，并且在103大巷进行现场试验。后续监测表明支护效果良好，切实解决深部大规模复杂构造区岩巷长期稳定性控制难题。研究成果对于指导深部复杂构造区岩巷围岩控制具有一定的理论与工程意义。     

双隧道开挖进尺对其掌子面稳定现场监测和数值分析——以安石隧道为例

以云县至凤庆高速公路隧道工程为背景,提出采用现场监测和数值分析结合的可行性研究方案.通过数值分析与实际工程对掌子面的位移进行研究.详细分析不同开挖进尺情况下掌子面前方不同位置处的岩层位移变化规律后,发现掌子面开挖进尺与掌子面前方岩层变形规律,开挖进尺越大,对其掌子面的稳定越不利,同时发现掌子面岩层可以提供一部分阻力,阻止掌子面前方岩体朝掌子面移动,以及掌子面上方岩层的重力势能作用.提出红线开挖进尺的确定方法和现场实际开挖进尺的确定准则;讨论了施工过程中掌子面前方岩层存在的挤出现象,表明采用红线开挖进尺乘以安全系数更能保证现场的施工安全.     

工艺危害分析在带压拖动压裂工艺中的应用

带压拖动压裂技术是在井口有压力条件下,依靠专用设备和特殊工具所进行的不放喷、不反冲,带压拖动井内压裂管柱、缩短施工时间的油井水平井压裂新技术。带压拖动压裂工艺技术采取带压调整钻具的方法,缩短了压裂施工换层时间,降低了井控、环境风险,但施工过程中存在井口压力高、堵塞器失效、管柱易卡等风险,工艺尚不成熟。通过工艺危害分析对该新工艺进行风险危害分析与评估、实施相应的保护措施,确保了新工艺施工安全。