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·煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2016第二季度简报

作者:发布日期:2016-12-28点击量:

本期要目

一、 行业动态.

重庆市涪陵区政府消息称,重庆市科委、市国土房管局、涪陵区及中石化涪陵页岩气勘探公司近日签订四方合作协议,共同设立重庆页岩气产业技术研究院。研究院将开展页岩气勘探开发关键技术、工艺、设备的开发和研究,以打造国内外有影响的页岩气研发基地、学术高地和成果转化策源地。

二、实验室大事记.

卢义玉教授入选第二批国家“万人计划”领军人才人选名单。

实验室成员黄达获国家自然科学基金资助。

三、学术交流.

卢义玉教授等参加了“2016煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室学术研讨会”,并作报告。

四、研究动态.

煤与瓦斯突出机理研究,受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征,分层煤岩水力压裂起裂位置判断模型及试验研究,矿山煤与瓦斯突出动力灾害控制方法等取得一定研究进展。

五、研究进展.

二季度实验室发表学术论文18篇,公开授权国家发明专利5项。

一、行业动态

1.1国家政策

(1)国家安全监管总局国家煤矿安监局2016年4月15日印发《关于支持钢铁煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》,意见要求各地区、各有关部门要积极配合,主动作为,做好参谋、当好助手,坚守“发展决不能以牺牲人的生命为代价”红线意识,做好以下几个方面的工作:全面排查,摸清钢铁企业安全生产状况;停止新增产能煤矿的安全设施设计审查和产能核增工作;重新确定煤矿生产能力;加强执法,明确钢铁企业整改要求;加大煤矿安全监督执法力度;做好煤矿节假日停产和恢复生产的安全工作;积极做好政策措施宣传和信息公开工作。

(2)国家煤矿安全监察局、国家发展和改革委员会、国家能源局2016年5月4日发布《煤矿生产能力重新确定情况》公告,公告发布了14家中央企业及司法部直属煤矿管理局的210处煤矿,按每年276个工作日重新确定的生产能力。

(3)国家煤矿安全监察局办公室2016年5月24日发布关于征求《关于加强兼并重组煤矿安全生产的指导意见(征求意见稿)》修改意见的函。关于加强兼并重组煤矿安全生产的指导意见(征求意见稿)明确了煤矿兼并重组的条件,并要求加强安全管理,落实兼并重组企业安全生产主体责任,加强对兼并重组煤矿监督和管理。

1.2行业导向

(1)中国国土资源报2016年4月8日报道,重庆市页岩气资源调查评价项目首批7个子项目成果报告,通过了专家组评审。专家组认为,项目初步摸清了重庆市范围内含页岩层系,特别是富有机质页岩层系的分布状况和资源潜力,初步圈出17个页岩气勘探开发有利目标区,为今后页岩气勘探开发指明了方向。 页岩气资源调查评价项目,是重庆市“十二五”期间的重大基础性地质调查项目。项目由22个子项目组成,涵盖了页岩气专项地质调查、探井、物化探、页岩气勘探有利区综合评价和优选、富有机质页岩层专题研究和页岩气资源管理研究及经济评价等。

(2)证券时报2016年4月8日报道,国土资源部在2015年我国主要矿产新增储量和节约与综合利用新闻发布会上透露,2015年全国勘查新增探明石油地质储量11.18亿吨,是第13个也是连续第9个超过10亿吨的年份,新增探明技术可采储量2.17亿吨,2个新增探明地质储量超过亿吨。

(3)中国质量新闻网2016年4月8日报道,山西省质量技术监督局官网日前发布消息称,该局对晋城地区10家企业生产的10个批次的煤层气质量进行监督抽查,主要对氧气、氮气、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、总硫含量、硫化氢含量、水露点、高位发热量等14个项目进行了检验,经检验全部合格。

(4)中化新网2016年4月8日报道,4月1日20时40分,由清华大学山西清洁能源研究院牵头,山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司和山西阳煤化工机械(集团)有限公司联合研发的合成气蒸汽联产气化炉在阳煤丰喜临猗分公司一次点火、投料、并气成功。

(5)中国科学院工程热物理研究所2016年4月13日报道,煤制天然气是实现我国煤炭高效、清洁利用的重要途径之一,同时能提高我国的能源安全,但由于当前存在能效低、水资源消耗大、初期投资大等问题而引起了国内外的争议。中国科学院工程热物理研究所分布式供能与可再生能源实验室研究了煤制天然气系统,包括全生命周期能耗、温室气体排放、新型煤制气系统等,相关研究成果发表在2016年第3期的Nature子刊Nature Climate Change上。

(6)中国矿业报2016年4月13日报道,中国地质调查局广州海洋地质调查局日前发布消息称,由该局承担的“南海天然气水合物资源钻探”项目日前取得突破性成果。项目在南海天然气水合物勘查成果的基础上,于神狐钻探区开展了天然气水合物钻探工作,并首次发现了Ⅱ型天然气水合物。该成果对于认识南海天然气水合物赋存状态及指导勘查具有重要意义。

(7)巴渝传媒网2016年4月13日报道,中石化涪陵页岩气公司消息称,涪陵页岩气田的“涪陵页岩气层地震与评价技术研究”、“涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究与应用”两项科技成果于日前通过重庆市鉴定,认为这两项科技成果均达到国际先进水平,开创全部采用水平井开发大型油气田先河。

(8)央广网2016年4月25日报道,重庆市涪陵区政府消息称,重庆市科委、市国土房管局、涪陵区及中石化涪陵页岩气勘探公司近日签订四方合作协议,共同设立重庆页岩气产业技术研究院。研究院将开展页岩气勘探开发关键技术、工艺、设备的开发和研究,以打造国内外有影响的页岩气研发基地、学术高地和成果转化策源地。

(9)四川日报2016年5月23日报道,5月20日,国土资源部、四川省政府、中石油集团、中石化集团等在成都共同议定《川南页岩气勘查开发试验区建设总体方案》,标志着川南页岩气勘查开发试验区建设正式启动。该试验区建设主要涉及内江、自贡、宜宾、泸州、乐山、资阳、眉山7市,面积约4.61万平方千米,建设周期为2016年-2025年。到2020年,将累计探明页岩气地质储量3000-5000亿立方米,年产量100亿立方米,试验区页岩气勘查开发达到国内领先水平。到2025年,将累计探明页岩气地质储量7000-10000亿立方米,年产量200亿立方米以上,将试验区建成我国重要的页岩气勘查开发基地。

(10)中国新能源网2016年5月30日报道,新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所日前正式揭牌成立。该研究所将为新疆煤炭经济发展提供煤层气测试检测数据,为有关部门提供科学决策依据。据悉,该测试研究所由新疆煤田地质局综合实验室、自治区煤层气测试中心两个单位合并成立,是自治区煤炭行业惟一的煤层气检测中心。

二、实验室大事记

2.1获奖情况

1、卢义玉教授入选第二批国家“万人计划”领军人才人选名单;

2、曹树刚教授等人获得“煤矿井下控制水力压裂增透与瓦斯抽采关键技术研究及应用”获重庆市科技进步奖三等奖,证书编号2015-J-3-28-R04;

3、彭康.矿山浅层地温效应及废弃井巷在通风除尘系统中的应用. 2016年度中国黄金协会科学技术奖三等奖,证书编号2015HJ045。

2.2项目立项

国家自然科学基金面上项目:项目负责人,黄达;薄层状软硬复合岩体弯曲断裂机理及强度特征试验研究(编号:41672300),80万,2017.1-2020.12

三、学术交流

1、2016年6月8-10日,实验室协办“International Symposium on Heterogeneous Material Mechanics”,本中心刘占芳教授、彭向和教授、万玲教授等为该会议组委会成员。

2、卢义玉教授、姜永东教授、夏彬伟副教授、葛兆龙副教授、钟栋梁副教授等参加了“2016煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室学术研讨会”,并作题为“松软低透煤层导向压裂裂纹扩展及增透机理”的学术报告。

四、研究动态

1、煤与瓦斯突出机理研究

(1)研究构造类型及相关参数对煤体应力场、瓦斯赋存及渗流场、物理力学参数分布特征的量化控制规律;

(2)建立构造控制煤与瓦斯突出的量化力学模型;

2、受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征

采用多重分形理论、物理试验相结合的方法研究了试件单轴压缩破坏过程中电磁辐射信号的多重分形谱宽度ΔDq的变化规律。

3、小打鹅尾矿库尾矿堆积坝稳定性

(1)分析和研究了尾矿堆积坝的稳定性;

(2)研究尾矿堆积坝的结构组成、

(3)设置坝体排渗设施与不设排渗设施条件下尾矿坝渗流场的变化规律;

(4)不同工况下尾矿坝的稳定性。

4、分层煤岩水力压裂起裂位置判断模型及试验研究

(1)建立了分层煤岩起裂位置判断准则;

(2)采用DISP声发射监测系统获得水压裂缝的起裂位置;

(3)分析不同起裂位置的裂缝演化特征。

5、基于PIV技术的磨料水射流中固体磨料粒子速度分布实验研究

基于PIV技术,结合图像处理与滤波分析技术,提出了一种测量磨料射流磨料速度的非接触式测试方法。

6、矿山煤与瓦斯突出动力灾害控制方法

(1)煤与瓦斯突出动力灾害水力化防治物理模拟试验方法与装置;

(2)煤与瓦斯突出动力灾害水力化控制理论与方法。

五、研究进展

5.1重要成果

1、国家重点研发计划项目子课题任务“煤与瓦斯突出矿井生产系统风险分析及判识方法”:基于突出矿井生产系统合理性,开展煤与瓦斯突出矿井生产系统风险分析及判识方法研究,基于动态风险评价模型提出煤与瓦斯突出风险等级,为突出矿井风险决策和灾害预警提供依据。

2、国家重点研发计划项目子课题任务“复杂地质构造对煤与瓦斯突出的主控机制研究”:针对不同构造类型,研究构造类型的分辩特征参数,建立构造类型特征参数与对煤与瓦斯突出力学模型影响系数之间的关系,依据不同构造影响系数修正已有模型,最终得出受不同构造类型控制的突出力学模型,结合构造形成与演化的力学机制,得出煤与瓦斯突出的构造控制机制。

在多场耦合煤层瓦斯运移规律及煤与瓦斯突出水力化防治方法研究方面取得了一定进展,主要体现在:

(1)利用自主研发的含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,对不同温度条件下型煤试件在气体压力升降过程的渗流特性进行了试验研究,以模拟随采深增加引起的地温升高条件下煤的渗透特性。研究结果表明:随温度升高,应变随气体压力变化的斜率增大,升压阶段渗透率大于降压阶段渗透率,升压阶段滑脱效应引起的渗透率变化量大于降压阶段的变化量,且滑脱效应所引起的渗透率变化量随气体压力增加呈幂指数函数降低。

(2)开展了三维应力状态下水力冲孔物理模拟试验,试验采用位移控制,通过应力监测的方式监测到水力冲孔存在卸压效应,通过对冲出煤粉称重测量推算出水力冲孔孔洞等效半径,并基于卸压增透理论对卸压范围进行了推算;通过水力冲孔前后煤层瓦斯抽采试验对煤层瓦斯抽采效果进行分析,发现水力冲孔后煤层瓦斯抽采效率得到了很大提高,抽采达标时间缩短了一半,可有效防治煤与瓦斯突出。

3、冻土区天然气水合物形成与分解的基础特性研究

模拟了天然气水合物在多孔介质内的形成与分解过程,研究了压力、液体饱和度、多孔介质床层高度等因素对天然气水合物形成特性的影响。研究了天然气水合物在降压过程的分解特性,获得了水合物分解过程的温度分布以及天然气回收量的变化特性。

5.2代表性论文

[1] Zhenliang Li, Peili Lu, Daijun Zhang, Gangcai Chen, Shanwen Zeng, Qiang He. Population balance modeling of activated sludge flocculation: Investigating the influence of Extracellular Polymeric Substances (EPS) content and zeta potential on flocculation dynamics. SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY. 2016, 162, 91-100. (SCI二区)

[2] Xiao Huang, Tao Huang, Shan Li, Muhammad Faheem; Guojing Xu, Ziqiang Zhao, Lin Yu, Yujie Yan, Dongwei Li, Binquan Jiao, Immobilization of chromite ore processing residue with alkali-activated blast furnace slag-based geopolymer. CERAMICS INTERNATIONAL. 2016, 42, 9538-9549. (SCI二区)

[3] Lilan Zhang, junfeng Niu, Yujuan Wang, Full life-cycle toxicity assessment on triclosan using rotifer Brachionus calyciflorus. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2016, 127, 30-35. (SCI三区)

[4] Deyi Jiang, Jinyang Fan, Jie Chen, Lin Li, Yao Cui. A mechanism of fatigue in salt under discontinuous cycle loading [J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2016, 86, 1365-1609(SCI三区)

[5] Minggao Yu, Kai Zheng, Tingxiang Chu. Gas explosion flame propagation over various hollow-square obstacles [J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering.2016, 30, 221-227(SCI三区)

[6] Xiao Y; Sun YF; Liu H; Yin F. Critical state behaviors of a coarse granular soil under generalized stress conditions[J]. GRANULAR MATTER. 2016, 18, 1-13(SCI三区)

[7] Yiyu Lu, Yugang Cheng, Zhaolong Ge, Liang Cheng, Shaojie Zuo, Jianyu Zhong. Determination of Fracture Initiation Locations during Cross-Measure Drilling for Hydraulic Fracturing of Coal Seams [J]. Energies. 2016, 358:1-13. (SCI三区)

[8] W.D. Cheng,C.Z. Cai*,Prediction of Henry constants and adsorption mechanism of volatile organic compounds on multi-walled carbon nanotubes by Using Support Vector Regression[J]. Chinese Physics Letters2016,33: 48201. (SCI四区)

[9] Xiao, Y; Desai, CS. General Stress–Dilatancy Relation for Granular Soils[J]. JOURNAL OF GEOTECHNICAL AND GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING. 2016, 142, 1943-5606. (SCI四区)

[10] PENG Kang, YIN Xu-yan, YIN Guang-zhi, XU Jiang, HUANG Gun, YIN Zhi-qiang. Galerkin solution of Winkler foundation-based irregular Kirchhoff plate model and its application in crown pillar optimization [J]. J. Cent. South Univ., 2016, 23(5), 1253-1263; (SCI四区)

[11] YU Minggao, WAN Shaojie, XU Yongliang, ZHENG Kai. The influence of the charge-to-mass ratio of the charged water mist on a methane explosion [J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016,41,68-76(SCI四区)

[12]姜德义,范金洋,陈 结,等.间歇疲劳试验对盐岩疲劳特性的影响[J].岩土工程学报,2016,38(7):1181-1186;(EI)

[13]司鹄,薛永志.基于SPH算法的脉冲射流破岩应力波效应数值分析[J].振动与冲击,2016, 35(5): 146-152;(EI)

[14]吴亚珍,辜敏.不同nCu2+∶nCit3-的Cu(II)-Cit3--SiO2溶胶中电沉积制备CuxO-SiO2复合薄膜[J].无机化学学报, 2016,32(4): 617-624.(SCI四区)

[15]魏作安,杨永浩,赵怀军,陈宇龙.小打鹅尾矿库尾矿堆积坝稳定性研究[J].东北大学学报(自然科学版), 2016, 37(4): 589-594.(EI)

[16]姚精明,董文山,闫永业,郝身展,王路.受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征[J].煤炭学报, 2016, 41(6): 1429-1433.(EI)

[17]章文峰,卢义玉,汤积仁,黄飞.基于PIV技术的磨料水射流中固体磨料粒子速度分布实验研究[J].振动与冲击. (EI) 2016, 35(8): 159-165 and 186.

[18]许江,张敏,彭守建,李波波,武雪峰.不同温度条件下气体压力升降过程中瓦斯运移规律的试验研究[J].岩土力学,2016,37(6):1579-1587. (EI)

5.3授权国家发明专利

[1]王里奥,张宏良,黄川,李晓帆,胥腾屯,王磊.一种生活垃圾焚烧飞灰固化方法,国家发明专利,专利号ZL201510070925.8,授权公开日2016年4月27日.

[2]徐龙君,谢太平,刘成伦.一种高压气体吸附等温线的测定方法和实施该方案的装置,国家发明专利,ZL201310429602.4,授权公开日2016年6月8日.

[3]周小平,程浩,李校林.一种基于L型液态金属天线的滑坡灾变智能监测方法,国家发明专利,专利号ZL 201410293447.2,授权公开日2016年6月8日.

[4]周小平,程浩.一种压力分散型大变形自适应锚杆,国家发明专利,专利号ZL 201410749914.8,授权公开日2016年6月29日.

[5]许江,程立朝,彭守建,刘义鑫.煤岩剪切细观开裂演化及其特征量化研究.[M].北京:科学出版社,2016.5.