煤层复合射孔增透技术研究 被引量：12

1

作者 赵丹 李斌 +1 位作者 雷云 潘竞涛 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期109-115,共7页

为增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯利用率和抽采效率,提出复合射孔爆破增透技术。基于弹性力学和断裂力学理论,分别建立复合射孔爆燃气体压裂裂纹的起裂强度因子和裂纹二次扩展半径方程,研究复合射孔爆破增透技术的煤岩裂隙增扩... 为增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯利用率和抽采效率,提出复合射孔爆破增透技术。基于弹性力学和断裂力学理论,分别建立复合射孔爆燃气体压裂裂纹的起裂强度因子和裂纹二次扩展半径方程,研究复合射孔爆破增透技术的煤岩裂隙增扩机制;采用FLAC3D有限差分模拟软件分析煤层爆破钻孔内不同长度的裂缝对爆破致裂增透效果的影响,并开展工业试验对比井下复合射孔爆破和常规深孔预裂爆破效果,运用SF6示踪气体研究煤层透气性的变化特征,确定预裂后煤层瓦斯抽采半径。结果表明:复合射孔爆破后煤层透气性与常规深孔预裂爆破相比有显著提高,有效半径可达5m;数值模拟和现场试验结果均证明,采用复合射孔爆破增透煤层能够有效增加煤层透气性,提高抽采率。 展开更多

关键词 透气性 复合射孔 煤岩裂隙 SF6示踪气体 增透效果 有效半径

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基于DIC技术的预裂煤岩体裂隙演化特性研究 被引量：10

2

作者 汪文勇 高明忠 +3 位作者 张朝鹏 邵新星 刘强 陈海亮 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第3期73-79,共7页

为了研究煤岩体裂隙网络结构以及表面裂隙演化发展过程,开展了基于采动煤岩体应力路径的三轴加载试验,在应力刚超过峰值应力时停止加载,得到采动应力作用下的预裂煤岩体;然后引入数字图像相关(DIC)技术,并继续单轴加载,观察和记录裂隙... 为了研究煤岩体裂隙网络结构以及表面裂隙演化发展过程,开展了基于采动煤岩体应力路径的三轴加载试验,在应力刚超过峰值应力时停止加载,得到采动应力作用下的预裂煤岩体;然后引入数字图像相关(DIC)技术,并继续单轴加载,观察和记录裂隙演化发展过程;并结合分形几何,计算出不同加载阶段煤岩表面裂隙的分形维数。研究结果表明:在真实采动应力路径下,受围压释放的影响,煤岩承载能力下降超过40%;由于裂隙面的粗糙度不同以及煤岩体非均质性和原生缺陷等,预裂煤岩体除了沿预裂裂隙面继续变形破坏外,还会产生新的次生裂隙;在单轴压缩条件下,预裂煤岩体表面裂隙分形维数由1.12增长到1.60,裂隙演化的整体趋势为缓慢→快速发育→平稳。 展开更多

关键词 煤岩裂隙 采动应力路径 煤体预裂 煤体变形破坏

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大平煤矿穿层钻孔瓦斯抽采负压优化研究 被引量：8

3

作者 张亚鹤 魏风清 +1 位作者 张永鹏 陈祖国 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第5期158-161,167,共5页

针对大平煤矿在瓦斯抽采过程中出现的瓦斯抽采浓度低、有效预抽期短等不利于瓦斯抽采的现象,提出了大平煤矿穿层钻孔瓦斯抽采负压优化研究课题。采取综合分析试验钻孔不同抽采负压作用下孔口瓦斯参数衰减与孔内瓦斯浓度衰减结合的方法... 针对大平煤矿在瓦斯抽采过程中出现的瓦斯抽采浓度低、有效预抽期短等不利于瓦斯抽采的现象,提出了大平煤矿穿层钻孔瓦斯抽采负压优化研究课题。采取综合分析试验钻孔不同抽采负压作用下孔口瓦斯参数衰减与孔内瓦斯浓度衰减结合的方法确定抽采负压。经21上部探巷现场试验分析表明:大平煤矿21上部探巷试验区域合理抽采负压范围为-25～-35 kPa,最佳抽采负压确定为-30 kPa。 展开更多

关键词 穿层钻孔 瓦斯抽采 负压优化 煤岩裂隙 漏气通道

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煤炭综采工程煤岩裂隙变形多尺度视觉特征提取算法

4

作者 鲍新平 何勇 《矿冶》 CAS 2024年第2期197-202,共6页

煤炭资源勘探与开采行业是国家稳定发展的支柱产业之一。随着浅部煤炭资源储量的逐渐枯竭,煤炭资源开采向深部区域发展,由于地质条件复杂性的增加,煤岩裂隙变形现象逐渐增多,威胁着煤炭综采工程的安全,提出煤炭综采工程煤岩裂隙变形多... 煤炭资源勘探与开采行业是国家稳定发展的支柱产业之一。随着浅部煤炭资源储量的逐渐枯竭,煤炭资源开采向深部区域发展,由于地质条件复杂性的增加,煤岩裂隙变形现象逐渐增多,威胁着煤炭综采工程的安全,提出煤炭综采工程煤岩裂隙变形多尺度视觉特征提取算法研究。预处理原始煤岩图像(灰度化处理、锐化增强处理及其去噪处理),以此为基础,基于C-V模型分割煤岩图像,获取煤岩裂隙变形目标图像,通过高斯核函数将其映射到空间范围,完成多尺度视觉空间的构建,应用MSRFE算法检测并确定煤岩裂隙变形多尺度视觉特征,从而实现煤岩裂隙变形多尺度视觉特征的提取。试验数据显示:应用本文提出的算法获得的煤岩裂隙变形目标确定结果非常清晰地标注出了全部裂隙变形的边界,多尺度视觉特征提取完整度最大值达到了99%,充分证实了所提出算法具备更加优质的应用性能。 展开更多

关键词 煤岩裂隙 特征提取 裂缝图像 多尺度视觉特征 煤炭综采工程 裂隙变形

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基于Micro-CT技术的煤岩裂隙精细表征 被引量：4

5

作者 王长盛 翟培城 +4 位作者 王林森 王春光 张学朋 吴学震 蒋宇静 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第4期137-142,55,共7页

为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函... 为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函数可以克服裂隙两侧CT数由于非均质造成波动,较为准确拟合裂隙CT数曲线的衰减规律;利用高斯函数的峰度(PH)与曲线面积(MA)对裂隙分布形态进行测量,当裂隙开度较小时(<0.24 mm),利用PH法测量有较高的准确性;当裂隙开度较大时(>0.24 mm),MA法测量有较高的准确度;通过煤岩三维重建的裂隙3D可视化模型,可清晰识别煤中裂隙空间分布形态。根据三维裂隙区域中197个特征位置CT数分布的误差分析表明,采用参数PH法测量的平均误差为14.3%,而采用MA法测量的平均误差为17.1%,说明PH法具有较高的准确度。 展开更多

关键词 煤层气 煤岩裂隙 裂隙开度 计算机断层扫描

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不同加卸载条件煤岩裂隙面形貌分形各向异性特征研究 被引量：2

6

作者 宋金旺 刘依婷 +6 位作者 高明忠 谢晶 郭万忠 付茂全 王飞 刘贵康 叶思琪 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第11期176-185,共10页

为研究典型破坏形式下煤岩裂隙面分形各向异性特征及其尺寸效应,以复杂破坏荷载作用下煤岩裂隙面为研究对象,采用激光扫描、CATIA三维模型重构等研究手段,结合分形理论,对煤岩裂隙面的分形各向异性特征及尺寸效应展开研究。研究表明:针... 为研究典型破坏形式下煤岩裂隙面分形各向异性特征及其尺寸效应,以复杂破坏荷载作用下煤岩裂隙面为研究对象,采用激光扫描、CATIA三维模型重构等研究手段,结合分形理论,对煤岩裂隙面的分形各向异性特征及尺寸效应展开研究。研究表明:针对裂隙截面迹线分维而言,复杂破坏路径下的迹线分维范围在1.0013~1.0096之间,最大值均出现在沿裂隙扩展方向30°~90°范围内;针对裂隙截面分维而言,复杂路径破坏裂隙面的分维最大值集中在120°~300°范围内;截取的正方形裂隙截面分形维数计算结果表明,当截面尺寸边长小于20 mm时,各典型破坏裂隙面分维波动幅度范围较大,但当所取区域边长大于20 mm时,分维逐渐趋于稳定,分析裂隙面分维时初步建议采用大于20 mm的截面尺寸。 展开更多

关键词 裂隙迹线分维 裂隙截面分维 尺寸效应 分形理论 各向异性 煤岩裂隙 破坏形式

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煤岩裂隙瓦斯运移规律的实验研究 被引量：1

7

作者 宋守一 张英华 +3 位作者 杨飞 黄志安 高玉坤 王辉 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第9期12-15,共4页

为研究瓦斯在煤层裂隙中流动规律以及瓦斯渗透率变化,使用含瓦斯煤热流固耦合实验系统对含有贯穿裂隙的煤样进行了瓦斯渗流实验。通过改变煤样两端瓦斯压力差,得到了瓦斯渗流速度和煤样两端瓦斯压力差之间的关系,求解出各瓦斯压力条件... 为研究瓦斯在煤层裂隙中流动规律以及瓦斯渗透率变化,使用含瓦斯煤热流固耦合实验系统对含有贯穿裂隙的煤样进行了瓦斯渗流实验。通过改变煤样两端瓦斯压力差,得到了瓦斯渗流速度和煤样两端瓦斯压力差之间的关系,求解出各瓦斯压力条件下的渗透率,然后对试验数据拟合,分析渗透率变化的原因。研究结果表明:含贯穿裂隙煤样瓦斯渗流速度随煤样两端瓦斯压力增大呈抛物线关系增加;在外载应力作用下,瓦斯在煤层裂隙中流动存在滑脱效应;随着瓦斯压力差的增大,滑脱渗透率对气测渗透率贡献率也在增大。 展开更多

关键词 瓦斯运移规律 渗透率 压力差 滑脱效应 煤岩裂隙

原文传递

围压作用下煤粉充填煤岩裂隙渗流特性

8

作者 陈金刚 郑战士 张泷 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第12期14-17,共4页

为了研究不同颗粒大小的煤粉充填煤岩裂隙对煤层气渗透率产生的影响,以焦作煤业有限责任公司下属的赵固一矿二1煤储层为研究对象,以不同粒径煤粉为充填介质,在一定围压条件下,以不同气压和不同裂隙宽度进行了煤粉充填煤岩裂隙渗透特性... 为了研究不同颗粒大小的煤粉充填煤岩裂隙对煤层气渗透率产生的影响,以焦作煤业有限责任公司下属的赵固一矿二1煤储层为研究对象,以不同粒径煤粉为充填介质,在一定围压条件下,以不同气压和不同裂隙宽度进行了煤粉充填煤岩裂隙渗透特性实验。结果表明:在一定围压条件下,随着气压的增大,相同裂隙宽度不同目数煤粉充填的煤岩裂隙渗透率都先增大后减小,且峰值渗透率随着煤粉目数的增大也减小;在不同裂隙宽度相同目数煤粉充填的煤岩裂隙中,煤岩裂隙渗透率随着充填宽度的增大而增大。 展开更多

关键词 煤岩裂隙 煤粉 围压 气压 渗透率 渗流特性

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煤田火区扩散机理与煤岩裂隙发育规律研究进展 被引量：10

9

作者 徐永亮 王兰云 +1 位作者 褚廷湘 余明高 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第6期668-672,共5页

煤田火是煤炭开采过程中遇到的主要灾害之一,也是世界性灾害之一.但煤田火区扩散机理及相关影响因素的研究则仍未完善,其中近地表煤岩裂隙的产生和发育为煤田火的燃烧和扩散提供了持续可靠的的供氧通道.国内外学者对煤田火区的燃烧机理... 煤田火是煤炭开采过程中遇到的主要灾害之一,也是世界性灾害之一.但煤田火区扩散机理及相关影响因素的研究则仍未完善,其中近地表煤岩裂隙的产生和发育为煤田火的燃烧和扩散提供了持续可靠的的供氧通道.国内外学者对煤田火区的燃烧机理、燃烧气体在裂隙中的运移特征与煤田火燃烧特性之间的关系,以及煤岩裂隙发育特征等方面的分析与研究,对于煤田火燃烧的认识存在不足之处,通过分析煤田火区扩散的相关影响因素为煤田火区的治理提供了依据. 展开更多

关键词 煤田火 煤岩裂隙发育 耦合机理 气体渗流 燃烧机理

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基于连通性阈值分割的煤岩裂隙识别方法

10

作者 肖福坤 刘欢欢 单磊 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第8期127-134,共8页

煤岩裂隙发育形态是影响煤岩渗透性、决定煤岩体力学特征的重要因素。针对煤岩裂隙识别过程中存在的复杂结构处理不当、裂隙边界特征保留不足、噪声干扰等问题,提出了一种基于连通性阈值分割的煤岩裂隙识别方法。首先,采用直方图均衡化... 煤岩裂隙发育形态是影响煤岩渗透性、决定煤岩体力学特征的重要因素。针对煤岩裂隙识别过程中存在的复杂结构处理不当、裂隙边界特征保留不足、噪声干扰等问题,提出了一种基于连通性阈值分割的煤岩裂隙识别方法。首先,采用直方图均衡化增强算法和非局部均值滤波去噪算法对图像进行预处理,其次,利用自适应Otsu阈值分割确定预处理后图像的阈值,识别出可能的裂隙区域,应用形态学运算对这些区域进行精细化处理,进一步突出裂隙的边界特征。然后,通过Canny边缘计算提取种子点,以识别图像中的关键特征。最后,基于这些种子点进行区域生长操作,从而有效抑制噪声,并在平滑图像裂隙的同时更加清晰地突出裂隙信息。实验结果表明:①连通性阈值分割的均方误差较自适应Otsu阈值分割和自适应阈值分割分别平均减少了7.20,7.10 dB,连通性阈值分割的峰值信噪比较自适应Otsu阈值分割和自适应阈值分割分别平均提高了0.60,0.59 dB。②连通性阈值分割不仅有效解决了裂隙提取不明显、末端提取效果差及连接处特征消失的问题,而且显著减少了噪声的干扰,使裂隙特征变得更加突出,从而极大地提高了裂隙识别的准确性和完整性。③连通性阈值分割在自适应Otsu阈值分割的基础上,强化了裂隙特征并有效消除了噪声点,平均准确率较自适应阈值分割算法和自适应Otsu阈值分割分别提高了8%和0.8%,达98.9%。 展开更多

关键词 煤岩裂隙识别 连通性阈值分割 自适应Otsu阈值分割 形态学运算 Canny边缘计算 区域生长

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煤岩裂隙图像识别方法研究 被引量：1

11

作者 郝天轩 徐新革 赵立桢 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期68-74,共7页

煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份... 煤岩裂隙与瓦斯运移密切相关,且影响煤岩体稳定性,研究煤岩体中复杂的裂隙系统对于巷道支护和瓦斯抽采有重要意义。目前煤岩裂隙图像识别方法未能综合考虑煤岩图像裂隙数量、位置、形态和类别等特点,难以获取有效信息。以鹤壁煤电股份有限公司第八煤矿掘进工作面煤岩图像为研究对象,提出了一种基于U-Net网络对图像中裂隙及类别实现像素级智能识别的方法。采用直方图均衡化、高斯双边滤波和拉普拉斯算子对煤岩图像进行预处理,以提高图像质量,更有效地提取裂隙特征信息。通过观测记录煤岩裂隙特征并分为7类,对筛选出的煤岩裂隙图像进行扩增,采用Labelme软件对图像进行像素级标注,建立煤岩裂隙数据集。采用U-Net网络构建煤岩裂隙识别模型,经调试确定网络批量大小和学习率参数,实验表明当迭代次数达到300以上时,该模型的识别精确率均值为87%,召回率均值为92%,平均交并比大于85%,类别平均像素准确率大于80%。采集井下煤岩采动裂隙和实验室张性外生裂隙对煤岩裂隙识别模型进行验证,结果表明该模型可有效提取目标特征信息并与背景特征信息区分,能够较准确地定位、识别单一裂隙。 展开更多

关键词 煤岩裂隙识别 数字图像处理 U-Net 特征提取 图像预处理

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贵州盘县某矿区孔裂隙发育及煤变质程度对煤储层渗透性影响初探

12

作者 常溪溪 《煤质技术》 2017年第3期21-24,28,共5页

基于煤储层渗透性是煤层气资源开发成败的关键因素,结合贵州盘县某矿区的煤层裂隙发育程度,从研究区的部分煤层孔隙率、多组煤样的液氮吸附和压汞实验、煤样矩形网状裂隙发育形态、孔隙发育状况及煤岩裂隙形态等方面剖析了孔裂隙发育程... 基于煤储层渗透性是煤层气资源开发成败的关键因素,结合贵州盘县某矿区的煤层裂隙发育程度,从研究区的部分煤层孔隙率、多组煤样的液氮吸附和压汞实验、煤样矩形网状裂隙发育形态、孔隙发育状况及煤岩裂隙形态等方面剖析了孔裂隙发育程度对研究区煤储层渗透性的影响。煤变质程度对贵州矿区煤储层渗透性影响研究表明:渗透率和孔隙度总体趋势随着镜质组最大反射率逐渐升高,有先减小后增大的明显趋势;煤阶较低煤层的煤岩孔隙度大,渗透率较高;随着埋深的逐渐增加,煤变质程度逐渐加大,其渗透率随之降低;但镜质组最大反射率大于2.5%时,煤层孔隙度和渗透率也随之变大。 展开更多

关键词 煤储层渗透性 孔裂隙发育 煤变质程度 渗透率 液氮吸附 压汞实验 镜质组最大反射率 煤岩裂隙形态

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单轴应力下煤裂隙演化规律及数学表征

13

作者 杨永明 宁庚评 +2 位作者 孙荣检 姜龙文 朱彦熹 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2023年第1期57-63,共7页

为了探究单轴应力加载过程中煤的天然裂隙结构演化规律及数学表征方法,基于计算机断层(computed tomography, CT)扫描试验,重构了能准确描述天然裂隙结构的三维数值模型,开展了煤样的单轴压缩数值模拟试验。引入长度、开度、裂隙度和分... 为了探究单轴应力加载过程中煤的天然裂隙结构演化规律及数学表征方法,基于计算机断层(computed tomography, CT)扫描试验,重构了能准确描述天然裂隙结构的三维数值模型,开展了煤样的单轴压缩数值模拟试验。引入长度、开度、裂隙度和分形维数表征裂隙空间形态,分析表征参数随载荷增加的变化规律,揭示了单轴应力加载过程中煤裂隙结构的演化特征。研究发现天然煤层内部多为小尺度裂隙,加载过程中裂隙演化可分为2个阶段:第一阶段,即加载初期,裂隙被压实闭合,对比未加载时,裂隙长度上限值下降44%,裂隙度下降35%,分形维数下降22%;第二阶段,随载荷增加,煤内部裂隙开始发育,峰值载荷时,长度平均上升10%,裂隙长度最小区间的分布频率上升12%,开度最小区间的分布频率上升50%。研究成果为揭示煤体在载荷作用下的裂缝扩展规律、有效实施水力压裂技术提供了理论依据。 展开更多

关键词 单轴应力 煤岩天然裂隙 三维重构模型 分形维数 量化表征

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