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·煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2017第一季度简报

2017-06-16 14:04  点击:[]

本期要目

一、行业动态

中石化2月8日宣布,中石化首个煤层气田—延川南煤层气田自2015年建成以来,已为山西省累计输送煤层气超1亿立方米。目前,气田产气规模已达到74万方/天,持续上产态势良好。

二、实验室大事记

2017年1月,2016年度国家杰出青年科学基金项目评审结果正式公布,国家重点实验室主任卢义玉教授获国家杰青资助。

三、学术交流

应日本广岛大学的邀请,资源及环境科学学院固体废弃物研究团队于2017年3月27日至3月31日出访日本。

四、研究动态

盐穴造腔,废水处理,煤与瓦斯突出过程中气压时空演化规律等取得一定研究进展。

五、研究进展

一季度实验室发明学术论文17篇,公开授权国家发明专利3项。

国家政策

(1)国家安全监管总局、国家煤矿安监局2017年2月6日发布《关于切实做好春节后煤矿复工复产验收工作的通知》,通知要求各产煤省、自治区、直辖市及新疆建设兵团煤矿安全监管部门切实做好春节后煤矿复工复产安全工作,并提出以下意见:一、严格煤矿复工复产程序;二、严格煤矿复工复产签字手续;严格复工复产现场管理。

(2)国家煤矿安全监察局2017年2月6日印发《2017 年 5 项专项监察方案的通知》,通知明确了煤矿超能力生产专项监察的开展时间,监察对象,监察内容、组织方式及其他相关要求等。

(3)国家安全监管总局办公厅、国家煤矿安监局办公室2017年02月15日发布关于印发《单班入井超千人矿井科技减人工作方案》的通知,通知要求各安全生产监督管理局、煤矿安全监管部门、煤炭行业管理部门,各省级煤矿安全监察局根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局制定和印发的《单班入井超千人矿井科技减人工作方案》研究制定辖区内单班入井超千人矿井科技减人实施方案,加强日常监管,督促本辖区内各矿山企业结合工作实际,制定科技减人的具体措施并认真落实。

(4)国家安全监管总局、国家煤矿安监局2017年2月23日发布《关于开展煤矿全面安全体检专项工作的通知》,通知要求各产煤省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团煤矿安全监管部门,各省级煤矿安全监察局:为认真贯彻落实习近平总书记、李克强总理等党中央、国务院领导同志关于安全生产一系列重要指示批示精神,按照全国安全生产电视电话会议和安全生产工作会议部署,国家安全监管总局、国家煤矿安监局决定开展煤矿全面安全“体检”专项工作。

(5)国家煤矿安监局2017年2月27日发布《关于开展煤矿安全自检自改工作的通知》,通知要求煤矿企业(煤矿)切实做好煤矿全面安全“体检”专项工作,进一步落实安全生产主体责任,查找煤矿生产过程中存在的主要风险和隐患,提升煤矿管理水平和安全生产保障能力,制定并印发煤矿安全自检表,指导煤矿企业开展自检自改工作。

(6)国家安全监管总局国家煤矿安监局2017年02月21日发布《关于开展煤矿全面安全体检专项工作的通知》,通知要求各省级煤矿安全监察局围绕查大系统、治大灾害、除大隐患、防大事故,组织安全监管监察人员和技术专家,坚持检查与执法、发现隐患与整治隐患、摸清底数与完善监管监察机制紧密结合,进行一次煤矿企业全面安全“体检”,摸清煤矿基本情况,查找薄弱环节和突出问题,抓紧治理安全隐患,严惩违法违规行为,推进分类分级监管监察,提高执法工作的针对性和实效性,有效防范遏制煤矿重特大事故。

(7)国家安全监管总局、国家煤矿安监局2017年3月20日发布《关于强化瓦斯治理有效遏制煤矿重特大事故的通知》,通知要求各产煤省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团煤矿安全监管部门、煤炭行业管理部门, 各省级煤矿安全监察局,司法部直属煤矿管理局,有关中央企业深入贯彻落实全国安全生产电视电话会议和全国安全生产工作会议精神,有效防范和遏制煤矿重特大瓦斯事故,结合煤矿全面安全“体检”专项工作,并明确了六点内容:一、强化煤矿瓦斯等级管理;二、强化煤矿瓦斯监控;三、强化瓦斯超限处置;四、强化区域综合防突;五、强化瓦斯抽采达标;六、强化瓦斯综合管理。

1.2 行业导向

(1)中国电力报2017年1月9日报道,近日山西省公布《“十三五”综合能源发展规划》, “十三五”期间的转型目标是:煤产量控制在10亿吨内外送煤炭规模6亿吨,电力耗煤五年或将翻番风光装机或达2800万千瓦。

(2)中国电力报2017年2月20日报道,安徽省能源局发布了关于向社会公开征求《安徽省煤炭工业发展“十三五”规划》意见的公告,安徽在“十三五”规划中提出的任务包括,将严控新增煤炭产能,通过关闭矿井18对,退出产能3200万吨/年,通过煤矿整合核减矿井产能20万吨/年;鼓励企业创新,支持产业转型发展;增加煤矿安全改造投入,提升煤矿防灾抗灾能力;推进绿色安全开采,促进煤炭清洁高效利用。到2020年,全省煤层气抽采量达到4.74亿立方米,利用量达到2.02亿立方米;低热值煤发电装机容量力争达到500万千瓦以上,基本建成集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系。

(3)人民网2017年2月16日报道,2017年山西将加快推进煤层气勘查开采体制改革试点,“减煤增气”推进供给侧结构性改革。为了减去煤炭过剩产能,2016年,山西省暂停煤炭资源配置和采矿权设置,矿业权出让计划和新立都为“零”,同时关闭退出25座煤矿,涉及产能2325万吨。今年将加强煤层气勘查开采体制改革试点,推动煤层气勘查开采技术创新,力争到2020年,全省煤层气产量达到200亿立方米。

(4)国家石油和化工网2017年2月16日报道,中石化2月8日宣布,中石化首个煤层气田—延川南煤层气田自2015年建成以来,已为山西省累计输送煤层气超1亿立方米。目前,气田产气规模已达到74万方/天,持续上产态势良好。

2017年1月,2016年度国家杰出青年科学基金项目评审结果正式公布,国家重点实验室主任卢义玉教授获国家杰青资助。

三、学术交流

2017年3月27日至3月31日出访日本,与邀请方就环境可持续发展技术及机制、中日环境协作交流等议题进行探讨。团队先后对广岛大学国际环境协作中心、能源环境实验室开展访问交流,双方围绕两所大学在环境领域的优势特色,就潜在的合作意向进行沟通,并就环境政策、教学科研、社会环境意识启迪等深入交换意见。

四、研究动态

1盐穴造腔

(1)复杂卸荷条件下不同卤水流量对盐岩的溶解损伤特征研究;

(2)采用数值模拟,开展盐穴长期运行的体积收缩情况研究。

2. 废水处理

开展利用硫循环介导的MFC处理人工模拟返排废水研究

3.煤与瓦斯突出过程中气压时空演化规律

(1)基于相似理论,研究采动条件下煤与瓦斯突出过程;

(2)分析突出过程中气压的时空演化规律。

3.抽采长度对煤层气开采效果的影响分析

(1)开展了三维应力状态下煤层气开采物理模拟试验;

(2)分析了不同抽采长度条件下煤储层内气体压力参数的动态演化规律。

4.河津凝灰岩广义应力松弛特性及数值模拟研究

(1)求解广义应力松弛条件下可变模量本构方程解析解;

(2)精确求解峰前区域荷载速率依存性系数n1的新方法。

5.大倾角煤层回采巷道断面适应性

(1)不同类型断面巷道的围岩塑性区及应力非对称分布特征进行研究;

(2)建立异形断面巷道围岩破坏力学模型,确定其合理的支护方式。

6.水-岩化学作用下灰砂岩的力学特性与参数损伤效应

(1)分析不同水化学环境下灰砂岩的微细观结构特征、变形特性;

(2)分析不同水化学环境下灰砂岩的强度损伤及其力学参数劣化机制。

7.页岩水力压裂

(1)对页岩进行不同加载速率的巴西劈裂(间接拉伸)的声发射试验;

(2)研究页岩在拉伸破坏下的能量统计分布特征。

8.隧道施工中水对石膏岩的软化

进行不同时间的淡水浸泡软化试验,研究隧道施工过程中水对石膏岩的软化作用规律。

9.瓦斯爆炸

瓦斯聚集巷道的几何特性和尺度对瓦斯爆炸的强度及爆炸特性的影响研究。

10.不同防排烟方式下车厢火灾烟气运动的数值模拟研究

分别采用机械排烟系统、空气幕系统及二者复合系统对车厢内烟气进行控制,进行效果对比和优选研究。

11.煤自燃

对煤样进行低温氧化实验,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,分析不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。

五、研究进展

5.1重要成果

在深部煤与瓦斯突出动力学演化及其水力化控制理论及方法研究等方面取得了一定的研究成果。具体表现为:

(1)基于深部采动应力条件下的煤与瓦斯突出过程物理模拟试验,对煤与瓦斯突出的孕育及发展过程进行了分析,揭示了煤与瓦斯突出孕育及发展过程中气体压力、煤体温度、声发射信号等参数的时空演化规律。

(2)通过对煤与瓦斯突出录像及抛出煤粉打击力的监测分析,揭示了煤与瓦斯突出过程中的煤粉抛出特征,表现为煤体的间歇式多次抛出及打击力的反复升降;

(3)首次提出了综合水力压裂、水力冲孔、煤层瓦斯抽采为一体的多场耦合低渗煤层水力冲/压一体化卸压增透物理模拟试验研究方法,自主研制了高压旋转水力冲孔物理模拟试验装置及水力压裂物理模拟试验装置。

(4)基于水力压裂物理模拟试验,揭示了煤层水力化缝网改造影响因素及其缝网改造中地应力场和裂隙场演化规律,阐明了煤层水力化缝网改造机理,为区域防突瓦斯高效抽采提供了理论指导。

(5)开展了水力冲孔物理及数值模拟试验,分析了水力冲孔过程中水压、出煤量与冲孔孔洞半径之间的关系,研究了不同冲孔条件下的有效影响范围,提出了基于水力冲孔卸压抽采瓦斯布孔优化方案。

(6)瓦斯爆炸的数值模拟实验结果表明,爆炸巷道内空间的长径比越大,瓦斯产生爆轰的可能性越高;此外,巷道的截面积的增大是影响瓦斯爆燃超压的主要因素之一。

(7)水平储气库随着埋深增大,相同蠕变期内腔体的体积收缩率和腔体周边塑性变形区体积也越大,同时使用寿命也越短。

(8)瓦斯聚集的巷道中,爆炸巷道内空间的长径比越大,瓦斯产生爆轰的可能性越高;此外,巷道的截面积的增大是影响瓦斯爆燃超压的主要因素之一。

(9)随着在水中浸泡时间的增长,石膏岩的单轴抗压强度、抗剪强度和弹性模量呈负指数下降趋势,而泊松比在一定条件下呈线性增加趋势。

(10)水溶造腔过程中,盐岩的应力和溶解作用相互影响,共同决定盐岩试件在卸荷溶解过程中的变化特征。

(11)进行煤样的低温氧化实验,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,分析得到不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。

5.2代表性论文

[1],2017.194,1-6.(SCI二区)

[2] Shuchan Peng, Lilan Zhang, DaiJun Zhang, Peili Lu, Xiaoting Zhang, Qiang He. Denitrification synergized with ANAMMOX for the anaerobic degradation of benzene: performance and microbial community structure [J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017, 1-11; (SCI二区)

[3] Jiang Xu, Yuexia Chen, Tingxiang Chu, et al. Temporal and Spatial Evolutions of Permeability During CBM Drainage Under Different Initial Conditions[J]. Transport in Porous Media, 2017, 116: 645-662. (SCI三区)

[4] Xi-Dong Du, Min Gu, ShuoDuan, Xue-Fu Xian. Investigation of CO2–CH4 Displacement and Transport in Shale for Enhanced Shale Gas Recovery and CO2 Sequestration [J]. Journal of Energy Resources Technology. 2017, 139:012909.(SCI四区)

[5] JiaboGeng, Jiang Xu, Wen Nie, et al. Regression analysis of major parameters affecting the intensity of coal and gas outbursts in laboratory[J]. International Journal of Mining Science and Technology, 2017, 27(2): 327-332.(EI)

[6] 张超林,彭守建,许江,煤与瓦斯突出过程中气压时空演化规律,岩土力学,2017,38(1),81-90.(EI)

[7] 马波,许江,刘龙荣,等.抽采长度对煤层气开采效果的影响分析[J].岩石力学与工程学报,2017,36(1):175-185.(EI)

[8]张海龙,许江,大久保诚介,等.河津凝灰岩广义应力松弛特性及数值模拟研究[J].岩土力学,2017,38(4):1–8.(EI)

[9]曹树刚,王帅,王寿全,等.大倾角煤层回采巷道断面适应性[J].东北大学学报(自然科学版),2017,38(3):436–441.(EI)

[10]王艳磊,唐建新,江君,等.水-岩化学作用下灰砂岩的力学特性与参数损伤效应[J].煤炭学报,2017,42(1):227–235.(EI)

[11]余明高,袁壮等,不同自燃性煤氧化阶段的表征差异.重庆大学学报, 2017. 40(2):37-44

[12]余明高,陈静等,不同防排烟方式下车厢火灾烟气运动的数值模拟研究.中国安全生产科学技术, 2017. 13(2): 119-125.

[13]张军伟,姜德义等复杂卸荷条件下卤水流量对盐岩溶解损伤特征研究.岩土力学, 2017. 38(3): 640-655.

[14]王亮,阙思思,巷道几何特性及总爆炸能对受限空间内瓦斯爆炸的影响.燃烧科学与技术, 2017. 23(1): 47-52.

[15]刘建平,姜德义等,盐岩水平储气库的相似模拟建腔和长期稳定性分析.重庆大学学报, 2017. 40(2): 45-51.

[16]任松,邓高岭等,石膏岩淡水浸泡软化试验研究.岩土力学, 2017. 38(4): 943-950.

[17]谢凯楠,姜德义等,页岩巴西劈裂试验的能量分布与临界特征分析.煤炭学报, 2017. 42(3): 613-620.

5.3授权国家发明专利

[1] 许江,大久保诚介,彭守建,杨勤,王维忠,张海龙,马书敏,汤杨,耿加波,赵开,陈灿灿,冯丹,陈月霞,刘义鑫.单轴拉压试验系统,国家发明专利,专利号ZL 201510022897.2,授权公开日2017年1月25日.

[2] 许江,大久保诚介,杨勤,彭守建,王维忠,张海龙,汤杨,陈灿灿,马书敏,赵开,耿加波,冯丹,陈月霞,刘义鑫.可视化三轴试验系统,国家发明专利,专利号ZL 201510023694.5,授权公开日2017年2月1日.

[3] 彭守建,大久保诚介,张海龙,杨勤,许江,王维忠,马书敏,汤杨,陈灿灿,赵开,冯丹,耿加波,陈月霞,张超林.可视化三轴试验机,国家发明专利,专利号ZL 201510022910.4,授权公开日2017年2月22日.

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