姜玉龙
- 作品数：18 被引量：65H指数：6
- 供职机构：太原理工大学矿业工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金山西省科技重大专项国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学石油与天然气工程天文地球更多>>
- 不同温度应力下煤体蠕变中的渗流规律研究被引量：5
- 2018年
- 煤层渗透性是决定煤层气开采效果的关键因素。在煤层气开采周期中,长期温度场及应力场作用使得煤体内渗流通道也不断发生演化。对不同温度应力下煤体蠕变过程中的渗流演化规律展开研究,结果表明,不同温度下分级蠕变过程中,各试样的渗流演化基本经历3个蠕变变形阶段:蠕变起始应力阈值前的压密硬化阶段、体积压缩的蠕变变形阶段和体积膨胀的蠕变变形阶段;试样渗透率表现为先逐渐降低再增加的趋势,且试样渗透率演化与体积时效变形存在较好一致性。温度升高,有助于煤体蠕变变形的发生,煤体蠕变的起始应力阈值减小,极限破坏强度降低,煤体渗透率由降低到升高的转折点应力值减小。温度较高时,煤体蠕变对渗透率降低的影响较大,煤体渗透率损失最大可达40.35%。研究结果可为煤层气的有效开采提供理论支持。
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- 关键词：岩石力学应力蠕变渗流
- 超临界CO_(2)作用后无烟煤力学损伤演化特性及机理被引量：7
- 2022年
- 超临界CO_(2)作用后会导致煤体微观结构发生变化,进而导致煤体结构损伤,从而改变煤体的力学性能。为定量表征在超临界CO_(2)作用后煤体力学性质的损伤演化规律,以无烟煤为对象,开展干/饱两种含水率下煤体的超临界CO_(2)浸泡试验,确定在超临界CO_(2)作用下无烟煤各力学参数的演化规律,结合声发射试验及电镜扫描试验,明确了无烟煤在超临界CO_(2)作用下的损伤模型及机理。研究结果表明:①超临界CO_(2)对煤体的抗压强度、弹性模量及泊松比具有明显的损伤劣化效应,抗压强度、弹性模量均出现不同程度的降低,泊松比表现出升高趋势。水分也是影响煤体力学特性的重要因素,较干燥组煤样而言,饱水组煤样在超临界CO_(2)作用下的劣化效果更为明显。不同试验条件下煤样的总劣化程度和阶段劣化度均表现出一定的时间效应和非均匀性,随着浸泡时间的增加,煤体损伤程度逐渐减弱,最后趋向于某个定值。②煤体的声发射累计数随着浸泡时间的增加出现不同程度的减少,声发射累计曲线的4个阶段与应力-应变曲线中的4个阶段有良好的一致性。③构建了基于超临界CO_(2)浸泡不同时间下煤体的损伤模型,由模型可知,弹性模量的变化趋势与泊松比的变化趋势成负相关关系,与试样结果相符合。随着浸泡时间的增加,超临界CO_(2)对煤样的损伤不断增加,但增幅逐渐减小。④水+超临界CO_(2)会与煤样发生一系列物理、化学反应,改变煤样内部的微观结构,使得煤样的微裂隙增多,从而导致煤体力学性能的劣化。超临界CO_(2)对煤体的损伤演化效应是从微观到宏观的累积过程。
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- 关键词：力学特性无烟煤声发射
- 超临界CO_(2)作用下煤岩组合体力学特性损伤及裂隙演化规律
- 2023年
- 将CO_(2)注入到深部不可采煤层是实现CO_(2)地质封存的有效途径之一,但CO_(2)在高压、高温作用下会处于超临界状态,为了探究超临界CO_(2)作用对煤系储层结构的影响,基于自主研发的超临界CO_(2)浸泡实验系统,结合声发射测试系统及RFPA3D数值模拟,研究了3种煤层厚度和3种顶底板岩性的“岩-煤-岩”(RCR)组合试件在超临界CO_(2)作用下的力学损伤特性及其裂隙扩展演化规律。研究结果表明:(1)超临界CO_(2)作用后,随煤厚增加RCR组合体抗压强度劣化幅度逐渐增大,弹性模量劣化幅度逐渐降低,而当岩煤强度比不同时,抗压强度和弹性模量劣化幅度基本一致,未呈现较大差异;(2)超临界CO_(2)作用会促进煤体塑性破坏,加剧RCR组合体由拉伸劈裂破坏向剪切塑性破坏转变的趋势,RCR组合体塑性破坏程度与煤厚和岩煤强度比均成正相关关系;(3)超临界CO_(2)浸泡作用促使RCR组合体更早进入弹性变形阶段,且经历更为短暂的弹性变形后发生失稳破坏,煤厚越大影响越大,而岩煤强度比影响较小;(4) RCR组合体失稳态势与煤厚成正比、与岩煤强度比成反比,破坏时动力显现强度与煤厚成反比,与岩煤强度比成正比;(5) RCR组合体总能量、耗散能、弹性能、盈余能随煤体厚度增加而逐渐降低,随岩煤强度比的增大而逐渐增大,超临界CO_(2)作用会使RCR组合体试件弹性能占比降低,耗散能占比升高,盈余能占比降低。综合上述研究成果可知,煤层越厚的地层越容易发生失稳,顶底板岩层强度越高的地层越不容易发生失稳,地层失稳破坏时动力显现强度与煤厚成反比、与岩煤强度比成正比。故在满足CO_(2)注入封存量前提的一定区域地层内,应选择顶底板岩层强度较高、煤层厚度较薄的区域地层封存CO_(2)安全性更高。该研究成果可为CO_(2)注入到深部不可采煤层进行地质封存的安全性提供一定的理论借鉴。
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- 关键词：失稳破坏裂隙扩展
- 不同注液速率水力压裂多裂缝扩展规律研究
- 2024年
- 为了分析影响水力压裂效果的射孔参数,采用TCHFSM-I型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置,并配合声发射监测系统和高温-高压动态流量计,以均质水泥砂浆试件为研究对象,对不同注液速率下水力压裂多裂缝同步扩展规律进行研究。研究结果表明:随注液速率增大,射孔裂缝长度和宽度不同程度增加,缝间干扰程度减弱,应力阴影效应减小,射孔间距较大时裂缝扩展更加均衡,压裂效果更佳;随注液速率增大,射孔水力压裂裂缝起裂压力增大,起裂时间变短,受射孔间距影响较小;不同注液速率条件下各射孔注液流量分配差异显著,且受射孔间距影响明显,射孔间距为20 mm和60 mm时,中部射孔注液流量占比分别为7.31%、10.88%、16.12%和31.12%、32.69%、33.44%。
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- 关键词：水力压裂
- 超临界CO_(2)作用下不同煤厚煤岩体破裂过程声发射特性研究
- 2022年
- 将CO_(2)注入到深部地层的不可采煤层中,是CO_(2)长期封存的有效手段。但高温高压下达到超临界状态的CO_(2)会大幅劣化煤体力学性能。为研究超临界CO_(2)作用前后煤厚对RCR(岩-煤-岩)组合体单轴压缩破裂过程声发射特性的影响,对煤岩组合体进行单轴压缩试验并进行声发射监测。研究结果表明:随煤厚的增加,组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、能量及累积能量呈下降趋势,声发射累计计数呈上升趋势,能量积聚时间变久,破坏时发生的应变和所需时间不同程度增大;超临界CO_(2)浸泡后,不同煤厚组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、累计计数、能量及累积能量降幅明显,破坏时发生的应变和所需时间不同程度减小;超临界CO_(2)作用后的组合体更易失稳,能量积聚时间变短。随着煤厚增加失稳趋势变大,但能量释放逐渐缓和。研究成果可为CO_(2)地质封存稳定性提供参考。
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- 关键词：力学性质声发射特征煤岩体
- 定向射孔多孔同步压裂裂缝交互扩展规律研究
- 2023年
- 针对传统切顶卸压沿空留巷技术很难控制顶板变形垮落等问题,为了更好地掌握切顶卸压时顶板的裂缝扩展规律,提出定向射孔多孔同步压裂切顶卸压方案并进行试验研究。在传统压裂试验过程中,射孔间距、注液速率对裂缝扩展效果影响较大,通过结合真三轴压裂渗流模拟试验系统与声发射监测系统,对300mm的立方体砂岩试件进行模拟试验。结果表明:声发射监测的声发射(AE)事件分布图能很好地反映出试件压裂过程中每个阶段的裂缝扩展形态和裂缝扩展规律;裂缝长度、起裂压力和裂缝缝网面积随横向射孔间距的增大而增大,裂缝宽度随射孔间距的增大而减小;随着注液速率的增大,主裂缝产生的次生裂缝减小,裂缝偏移现象也减少,复杂的裂缝也变得单一;压裂初期,裂缝从各射孔端部起裂,随着压裂的进行,射孔端部的裂缝变得复杂,主裂缝会沿着射孔方向扩展,形成横向射孔之间的贯通缝,最终裂缝从试件表面中部起裂扩展延伸至两端。研究结果可为定向射孔切顶卸压设计与施工提供一定的参考依据。
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- 关键词：定向射孔声发射监测
- 推进速度对回采巷道稳定性的影响被引量：8
- 2015年
- 针对母杜柴登煤矿1202综采工作面运用力学分析、数值模拟对不同回采速度下工作面前方垂直应力、回采巷道垂直应力的分布规律及回采巷道围岩变形特征进行研究。研究表明:回采速度较快时,工作面前方煤体内支承应力相对较大、影响范围相对小,并提出了优化支护的理念。现场矿压观测表明,推进为速度1.6 m/d时顺槽顶底板、两帮变形量约为8 m/d时的2倍。研究认为适当加大工作面回采速度,可以提高回采巷道稳定性、降低围岩变形量。
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- 关键词：数值模拟变形量巷道稳定性围岩变形
- 煤岩组合体跨界面压裂及声发射响应特征试验研究被引量：15
- 2019年
- 利用自行研制的"TCHFSM-I"型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置,研究不同应力条件下煤岩组合体跨界面水力裂缝起裂、扩展规律,分析压裂过程中注液压力与声发射动态响应特征。结果表明:当轴向载荷与最小水平主应力差值≥6 MPa时,水力裂缝能够跨界面扩展进入煤体,形成贯穿型裂缝;反之,水力裂缝沿界面扩展。各试件水力裂缝跨界面扩展行为不同,其注液压力演化规律和声发射动态响应特征也存在差异。当水力裂缝扩展进入煤体时,注液压力呈现明显二次上升,声发射事件累计数占比显著提升,增幅达51.4%,且多位于煤体中;当水力裂缝沿界面扩展时,声发射累计数增幅量仅为6%,且注液压力无二次上升。此外,建立考虑交汇角度、界面摩擦、应力状态等因素作用的水力裂缝跨界面扩展模型,该模型能够很好地描述与预测水力裂缝跨界面扩展行为。研究结果可为煤层气高效开采提供技术指导。
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- 关键词：岩石力学水力压裂
- 大尺寸煤岩组合体水力裂缝越界形成缝网机理及试验研究被引量：14
- 2018年
- 为了实现煤层气资源高效开采,针对我国煤层气储层"高储、低渗、成缝困难"的赋存特征,通过对裂纹尖端能量释放率、裂纹尖端应力场屈服区域数值分析以及煤岩组合体越界压裂试验,对煤岩组合体水压致裂过程中缝网形成机理及裂纹扩展特征进行研究。结果表明:同等应力条件下,煤体裂纹尖端塑性屈服区域明显大于砂质泥岩;裂纹在砂质泥岩中起裂瞬间释放的应变能可在煤体中产生约10.69~25.53倍当量裂纹面积或长度,有利于裂缝的延伸及多裂缝结构形成;通过数值分析可知,在达到近似临界煤岩拉破坏值时,砂质泥岩裂缝尖端在XX方位的最大集中应力值(7.05×10~5)约为煤体(1.98×10~5)的3.56倍;裂纹从坚硬砂质泥岩到软煤扩展试验过程中,形成了明显的复杂缝网结构;水力裂缝从覆岩到煤扩展过程中,在煤岩界面影响下出现贯穿、转向或偏转等现象,裂纹的转向或偏转导致裂纹形态复杂,有利于缝网结构的形成。
- 武鹏飞梁卫国廉浩杰姜玉龙姜玉龙耿毅德
- 关键词：水压致裂
- 破碎软岩回采巷道支护技术研究被引量：1
- 2014年
- 根据首旺煤矿2#煤层回采巷道围岩特征,基于理论分析及数值模拟,对软岩巷道的变形破坏机理及锚杆(注浆)+锚索支护技术进行了研究,提出采用"锚杆(注浆)+锚索"联合支护方案。
- 姜玉龙张东峰张小强刘跃东
- 关键词：软岩巷道
