赵兴龙
- 作品数：16 被引量：221H指数：5
- 供职机构：中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目江苏省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程石油与天然气工程天文地球更多>>
- 高效预测气藏产能的线化双重介质模型
- 2022年
- 压裂后储层产能预测是评估压裂效果和评价开发经济性的基础.提出合理、高效、高精度产能预测模型对非常规气藏开采而言意义重大.借鉴水力压裂过程中微地震监测结果,考虑缝网空间分布特征,提出了基于线化缝网模型假设的产能预测理论.在双重介质假设下建立了渗流模型方程,借助数值计算方法,自主开发了渗流模拟程序和产能预测程序,并搭建了软件模拟平台.结果表明,与传统三线性模型相比,本文提出的产能预测模型更优,具体体现在:理论基础更加合理,所基于的线化缝网假设更加符合微地震监测结果;产能预测效率更高,是传统方法所需计算时间的千分之一甚至万分之一,预测效率大幅提升;产能预测精度与现有模型相当或更高.提出的模型与方法将有助于压裂后煤层气和页岩气等气藏产能的预测评估.
- 李恒黄炳香孙政赵兴龙邢岳堃
- 关键词：渗流产能模型双重介质基质裂缝
- 顶板定向压裂应力转移保护采动大巷被引量：1
- 2023年
- 回采动压和采空区悬顶引起的高静压能够通过关键岩层较为完整地传递到采动大巷,引起动载和静载叠加,造成采动大巷的围岩结构失稳大变形。为减小采动大巷的变形,提出并实施顶板定向压裂应力转移保护采动大巷的方法。该方法通过切断基本顶阻断动压和切断悬顶降低静压的方式,解决大巷受静压和动压双重影响致使巷道围岩结构失稳大变形问题。通过施加动载应力波模拟分析动压对巷道变形的影响规律,认为偏应力和有效应力的增加是动压致使巷道变形的主要原因,并给出最优压裂位置参数。在顾北煤矿13321工作面进行顶板定向压裂工业试验,顶板定向压裂水压力为20~35 MPa,压裂半小时内,裂缝扩展范围半径超过10 m,压裂裂缝连通范围的平均半径达到20 m,贯通范围的最大半径可达到40 m。顶板定向压裂成功地阻断了采动应力和采空区高应力向采动大巷的传播,回采末期停采前微震事件数降低了77%,动压影响范围减少了约200 m,降低了64%,底板胶带机巷两帮移近量减少86%,顶底板移近量减少93%。顶板压裂应力转移保护大巷的方法可以有效减少采动大巷变形。
- 黄炳香邵鲁英赵兴龙李浩泽陈树亮
- 关键词：坚硬顶板水压致裂
- 煤岩体高压磨料水力割缝基本规律的试验研究被引量：5
- 2020年
- 采用定向水力致裂技术控制坚硬顶板的效果随水力割缝预割缝槽长度的增加而增强,为进一步研究添加磨料后的水力割缝效果,采用高压磨料水力割缝试验系统,对煤岩体磨料水力割缝基本规律进行了试验研究,分析了泵注压力、割缝时间、磨料浓度和岩性变化对磨料水力割缝效果的影响规律。试验结果表明:割缝深度随泵注压力基本呈线性增加;随着割缝时间延长,割缝深度不断增大,但超过有效割缝时间T后,割缝深度不再变化;特定割缝参数条件下,磨料浓度越接近3.4%时,割缝深度越接近极限深度;同一材料不同影响因素下割缝宽度基本无变化;割缝效果(割缝深度、宽度)随岩石强度、结构致密性的增大而变弱。研究结果可为优化现场磨料水力割缝施工参数设计提供参考。
- 陈树亮黄炳香李丁赵兴龙徐杰王常委
- 高压水射流冲孔基本规律的实验研究被引量：4
- 2017年
- 采用高压水射流实验系统分别进行水压力、射流靶距、时间等单因素影响实验,分析这些因素对水射流冲孔效果的影响规律。实验结果表明:随着水压力的增加,射孔深度呈线性增加;当喷嘴直径为1.02mm时,水射流的最佳靶距为2mm;高压水射流存在极限射流深度,在此之后,时间增加,其射流孔孔深基本不变;改变时间、靶距以及水压力,试块水射流孔径基本无变化。
- 陈树亮黄炳香徐杰刘江伟赵兴龙王常委
- 关键词：高压水射流冲孔水压力
- 坚硬顶板水压致裂控制理论与成套技术被引量：132
- 2017年
- 煤矿坚硬顶板具有硬度大、整体性好、分层厚度大等特点,导致诸多围岩控制与安全难题。水压致裂可改造顶板岩体结构,控制工作面顶板的冒落;提出坚硬顶板水压致裂控制的理论与成套技术框架。采用真三轴实验系统等研究揭示水压裂缝的扁椭球体典型形态和空间转向扩展形态,给出围压主应力差、排量、层面与原生裂隙等对水压裂缝扩展的影响规律,考虑围岩的应力应变状态与控顶效果,阐明定向压裂临空坚硬悬顶的断顶线位置适当内错煤柱的原理。给出采动岩体水压致裂的时空关系及确定方法。针对裂缝形态的控制要求,提出定向水力割缝致裂等系统的控制致裂方法,在此基础上研制煤矿井下高压(60 MPa)水压致裂的成套装备。针对不同类型工程特点,控制水压主裂缝扩展、翼型裂纹扩展和吸水湿润作用,使顶板及时充分冒落,实现围岩弱化、应力转移、诱导矿压破煤等功能。研发了工作面端头悬顶、切眼及中部坚硬顶板、坚硬顶煤弱化、综放面初采瓦斯、临空巷道冲击地压和大变形等控制成套工艺技术。成套技术与装备已在大同矿区、神东矿区等推广应用。与传统爆破弱化顶板相比,水压致裂弱化顶板管理简单、扰动小、安全性高、工程量少、作用范围大、控制距离远,且经济成本不到其1/10,在深部开采中更具有优势。
- 黄炳香赵兴龙陈树亮刘江伟
- 关键词：采矿工程坚硬顶板水压致裂弱化
- 西铭矿石灰岩顶板工作面端头悬顶水力致裂控制研究被引量：1
- 2022年
- 西铭煤矿48703工作面端头长期存在大面积悬顶问题,严重影响煤矿安全生产。采用水力致裂技术开展顶板岩层控制现场试验研究。结果表明:低位与高位岩层致裂水压随时间先快速升高,在13 s和49 s分别达到初始破裂应力9.7 MPa和34.3 MPa,起裂扩容引起水压曲线多次反复后,水压变化趋于平缓,此时裂隙稳定扩展直至泵注停止。低位与高位岩层经水压致裂后,顶板出现大面积淋水及邻近孔位出水现象,说明持续泵注促使顶板内裂缝起裂并扩展为一定范围破裂带,形成易于断裂垮落的结构弱面。水压致裂后悬顶问题得到明显改善,证实了端头悬顶水力致裂控制技术工程应用的可行性,为面临类似情形矿井提供了技术参考。
- 卢小维赵兴龙陈树亮侯鸣晓
- 关键词：石灰岩顶板水力致裂顶板垮落
- 压裂裂缝非线性断裂的声发射全波形多参量监测被引量：5
- 2021年
- 压裂是油气、地热等流态矿产储层增渗改造以及井工矿围岩控制的重要手段,缝尖断裂过程区(微裂缝区)及裂缝面两侧微裂缝带的发育使压裂裂缝呈非线性断裂,因此,刻画压裂裂缝的非线性断裂是深化压裂理论与有效监测控制裂缝扩展的基础。以岩石中形成(微)裂缝会释放声发射(弹性波)的物理机制为切入点,自主开发了岩石非线性断裂的声发射全波形多参量监测分析程序,优化了高质量波形拾取、波形同步与起振时间计算以及定位算法等系列环节,较现有商业声发射定位程序,定位结果与缝面形态的一致性提升,声发射事件空间分布的离散性降低,进而可通过声发射特征参数的空间展布刻画压裂裂缝断裂过程区与微裂带内能量耗散、损伤程度、多尺寸破裂及拉-剪-压缩(塌陷)断裂机制等空间演化特征,丰富压裂裂缝非线性断裂特性的表征参量。选用四川白砂岩开展了声发射监测下的真三轴压裂物理模拟试验,通过声发射全波形多参量分析方法刻画了压裂裂缝的非线性断裂特征:①通过声发射能量空间分布识别了断裂过程区(31 mm长、12 mm宽)与水力微裂缝带,在压裂裂缝横截面呈条带状的断裂过程区具有非等向发育的特征,断裂过程区是压裂裂缝的优势扩展路径,宏观裂缝面在断裂过程区内部形成并近乎失稳扩展。耗散能在断裂过程区与微裂缝带宽度方向呈“中高两低”的对称分布,累积耗散能沿压裂裂缝扩展方向呈线性递减分布,线性相关系数达0.9。②声发射波速越低表明震源周围损伤程度越高,在断裂过程区与微裂缝带宽度与长度方向,波速均呈起裂点低外侧高的分布特征,表明微裂缝带内损伤程度由起裂点向外侧递减。③在压裂裂缝扩展不同阶段,断裂过程区与水力微裂缝带内的声发射频率呈高低频交错的随机分布特征,表明断裂过程区发育与宏观裂缝
- 邢岳堃黄炳香陈大勇赵兴龙李炳宏
- 关键词：压裂声发射全波形多参量
- 层面粘结性能对遇层面水压裂缝扩展的影响
- 2016年
- 采用RFPA2D软件对水压裂缝遇不同粘结性能层面后的扩展规律进行了数值模拟,分析了不同粘结性能层面下水压裂缝初至层面扩展行为、沿层面扩展的最大距离以及遇层面水压裂缝的扩展形态。模拟结果表明水压裂缝初至层面的扩展行为主要由层面与煤岩体粘结强度的差异性决定;水压裂缝沿层面扩展的最大距离随岩层与层面抗拉强度比值的增大呈线性增长。
- 赵兴龙刘斌黄炳香程相振刘江伟周帅
- 关键词：粘结强度数值模拟
- 矿井闭坑的理论与技术框架被引量：28
- 2017年
- 随着闭坑矿井的数量增多,其带来的安全与环境问题日益突出,且闭坑矿井的大量地下空间可以考虑利用.定义了矿井全生命周期的概念,明确了"矿井全生命周期采矿"的内涵.分析了闭坑矿井的数量、特征以及地下空间的特点.提出了矿井闭坑的工程背景、科学问题、关键技术、实践等基本问题框架.探讨了闭坑矿井的评价标准和责任体系、采空区覆岩长期沉陷规律、采空区水、气与污染物质的多场耦合与迁移规律、地下空间长期稳定性评价标准、地下空间利用方法等理论问题.在此基础上,分析了矿井闭坑的长期安全监测与评价、长期环境监测与评价、开拓巷道空间利用、采空区利用、生态环境修复等关键技术问题.政府与矿山企业需转变闭坑理念,重视闭坑矿井带来的安全、环境问题,从矿井全生命周期对该问题进行思考;积极探索闭坑矿井长期安全和环境监测、评价、修复治理技术,进行闭坑矿井的地下空间利用评价,并最大限度研究地下空间利用方法.
- 黄炳香刘江伟李楠赵兴龙
- 关键词：矿井闭坑地下空间利用
- 围压作用对爆破裂纹空间形态影响的试验研究被引量：3
- 2022年
- 爆破裂纹的空间形态是进行爆破设计的理论依据。地下超深孔爆破炮孔处在围压作用之中,无爆破自由面,此种条件下爆破裂纹空间形态有待进一步的研究。采用4000 kN大型真三轴加载设备和煤矿许用导爆索分别提供围压静载和爆炸动载,并浇筑300 mm×300 mm×300 mm尺寸水泥砂浆立方体试块,采用的等效炸药量均为3 g,围压条件下试块加载的第一、第二、第三主应力分别为8.50 MPa、7.00 MPa、5.75 MPa,对比分析有、无围压两种条件爆破裂纹的空间形态差异。研究发现:围压条件下的爆破裂纹空间形态与拥有爆破自由面条件的爆破裂纹空间形态差异极大,四周拥有爆破自由面条件下试块爆破破碎为碎块,在块度尺寸L<100 mm和100 mm≤L≤200 mm范围内的破碎块度质量分别占试块总质量的30%和70%,其中大尺寸150 mm≤L<200 mm范围内的块度质量占比达到55.32%,但是数量较少,并且都产生于试块表面;围压条件下,在垂直于第二主应力方向产生一个以封孔器为中心对称的宏观破裂面,在试块的其它表面上产生了几条宏观裂纹。试块剖开后,在炮孔壁部产生微裂纹,在预先射孔方向的孔壁处产生明显的裂纹。
- 赵海洋陈大勇刘志远黄炳香金峰黄燕飞赵兴龙邢岳堃焦雪杰
- 关键词：围压
