压裂-采动效应对坚硬顶板损伤及瓦斯运移的影响机理
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51804058
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0408.安全科学与工程
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:刘佳亮; 宋晨鹏; 郑春梅; 张续光; 张娣; 李坤元;
- 关键词:
项目摘要
The hard roof – gas coupling disaster constitutes a serious threat to the coal mine safety production. Hydraulic fracturing is an effective means for controlling hard roof and gas disaster. The influence mechanism of the fracturing–mining superimposed effects on hard roof damage and gas transport is the key scientific problem to study the hard roof–gas coupling disaster. Take the hard roof as the research object, based on the fracture mechanics and fluid mechanics, the propagation mechanism of hydraulic fracture in compound hard roof is analyzed, the propagation rules and fracture shape are revealed. According to the stress analysis and superposition principle of elastic-plastic mechanics, the stress field distribution equation of hard roof with fracturing – mining effects is established and the evolution law of stress and crack fields in time and space under the influence of fracturing–mining effects. Based on the distribution characteristics and evolution laws of stress fields, the load-unload stress path could be determined and the deformation–failure and gas seepage experiments could be carried out. Based on gas-solid coupling theory and porous media dynamics, the coupling model of crack field evolution and gas transport of hard roof under fracturing–mining effects and the gas transport and concentration regularity could be studied. The research results could provide scientific basis for the control of hard roof – gas coupling disaster.
坚硬顶板-瓦斯耦合灾害严重威胁矿井的安全生产,水力压裂是治理坚硬顶板、瓦斯灾害的有效手段,压裂-采动作用的叠加效应对坚硬顶板的损伤及瓦斯运移的影响机理,是研究解决坚硬顶板-瓦斯耦合灾害的关键科学问题。以坚硬顶板为研究对象,首先基于断裂力学和流体力学,对水压裂缝在复合坚硬顶板的扩展机理进行分析,揭示水压裂缝的扩展规律及裂缝形态;基于弹塑性力学应力分析和叠加原理,建立压裂-采动效应下坚硬顶板的应力场分布方程,揭示压裂-采动效应下坚硬顶板的应力场、裂隙场时空演化规律;根据应力场展布特征及演化规律,确定加卸载应力路径,开展坚硬顶板岩石变形破坏及瓦斯渗流实验;然后基于气固耦合理论、多孔介质力学等相关理论,建立压裂-采动效应下坚硬顶板的裂隙场演化与瓦斯运移的耦合模型,对压裂-采动效应下瓦斯的运移富集规律进行研究。项目的研究成果可为坚硬顶板-瓦斯耦合灾害的防治提供科学依据。
结项摘要
坚硬顶板-瓦斯耦合灾害严重威胁矿井的安全生产,水力压裂是治理坚硬顶板、瓦斯灾害的有效手段,对压裂-采动作用的叠加效应及其对坚硬顶板作用特征进行研究,对于坚硬顶板-瓦斯耦合灾害的防治具有重要意义。.项目采用理论研究、数值模拟、实验室与现场实验等相结合的方法展开研究:① 开展了水压裂缝在复合层状坚硬顶板的扩展机理研究,建立了水压裂缝在复合坚硬顶板扩展的理论分析模型,得出了不同扩展模式的理论判别式,揭示了不同因素对水压裂缝扩展的影响机制;② 开展了水力压裂复合坚硬顶板的相似模型试验和现场试验,得到了水力压裂复合坚硬顶板的裂缝扩展规律、裂缝形态及分布范围;③ 建立了复合坚硬顶板的应力场分析模型和坚硬顶板压裂改造应力场与采动应力场的应力叠加分析模型,得出了压裂-采动效应下坚硬顶板的应力场分布方程,揭示了压裂-采动效应对坚硬顶板失稳破断的影响机制;④ 对压裂-采动效应下坚硬顶板的变形破坏特征及渗流规律进行了研究,揭示了压裂-采动效应下坚硬顶板岩石应力场、裂隙场演化规律及瓦斯运移规律。.相关研究成果可为水力压裂治理坚硬顶板-瓦斯耦合灾害提供理论基础,有效提升坚硬顶板-瓦斯耦合灾害的治理效果,具有应用价值。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
A Method Based on Elastic Mechanics for Judging Compound Hard Roof and Its Application
基于弹性力学的复合硬顶判定方法及其应用
- DOI:10.1155/2020/8867259
- 发表时间:2020-10
- 期刊:Shock and Vibration
- 影响因子:1.6
- 作者:Wang Haiyang;Chen Xiang;Zhou Yanmin;Xia Binwei;Wang Jie;Zhao Shulei;Liu Jialiang
- 通讯作者:Liu Jialiang
Numerical analysis on the flow field structure and deflection characteristics of water jets under nozzle moving conditions
喷嘴移动条件下水射流流场结构及偏转特性数值分析
- DOI:10.1080/19942060.2020.1822210
- 发表时间:2020-01
- 期刊:Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics
- 影响因子:6.1
- 作者:Xiao Songqiang;Ge Zhaolong;Ren Qingyang;Liu Jialiang;Wang Haiyang
- 通讯作者:Wang Haiyang
Prediction and Analysis of Abnormal Gas Emission Law in Low-Gas Tunnel Based on K-Line Diagram
基于K线图的低瓦斯隧道瓦斯异常涌出规律预测与分析
- DOI:10.1155/2020/8898394
- 发表时间:2020-10
- 期刊:Geofluids
- 影响因子:1.7
- 作者:Wang Haiyang;Zhao Shulei;Liu Jialiang;Zhou Yanmin;Chen Xiang;Wang Jie;Cheng Liang
- 通讯作者:Cheng Liang
水力冲击内蕴初始裂纹混凝土致裂机理
- DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.14.019
- 发表时间:2020
- 期刊:振动与冲击
- 影响因子:--
- 作者:刘佳亮;张娣;杜书健;王海洋
- 通讯作者:王海洋
Theoretical and experimental investigation on fracture response of coal impacted by high-velocity water jet
高速水射流冲击煤体破裂响应的理论与实验研究
- DOI:10.1016/j.egyr.2021.05.029
- 发表时间:2021
- 期刊:Energy Reports
- 影响因子:5.2
- 作者:Xiao Songqiang;Ren Qingyang;Guan Ruishi;Liu Jialiang;Wang Haiyang;Cheng Yugang;Xie Wenhao
- 通讯作者:Xie Wenhao
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其他文献
肺癌立体定向放疗RapidPlan商业模型的本地改造可行性探究
- DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2020.03.008
- 发表时间:2020
- 期刊:中华放射医学与防护杂志
- 影响因子:--
- 作者:王海洋;吴昊;项小羽;黄宇亮;李晨光;胡俏俏;杜伊筱;弓健;李玮博;张艺宝
- 通讯作者:张艺宝
氟离子对含高效减水剂水泥浆体流动性影响因素研究
- DOI:10.19500/j.cnki.0367-6358.20180703
- 发表时间:2018
- 期刊:化学世界
- 影响因子:--
- 作者:何忠澔;刘佳亮;姚金伟;冉倩;王海洋
- 通讯作者:王海洋
三相同轴超导电缆瞬态热特性分析
- DOI:10.16711/j.1001-7100.2020.09.005
- 发表时间:2020
- 期刊:低温与超导
- 影响因子:--
- 作者:徐维彬;张新燕;王海洋;于雷;李文龙;刘星
- 通讯作者:刘星
纯铜表面原位合成Cu-Ni复合涂层及其形成机理
- DOI:10.13289/j.issn.1009-6264.2016.08.025
- 发表时间:2016
- 期刊:材料热处理学报
- 影响因子:--
- 作者:王海洋;侯利锋;卫欢;侯利民;李智龙;卫英慧
- 通讯作者:卫英慧
基于两阶段规划模型的跨域服务流程动态构造方法
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:小型微型计算机系统
- 影响因子:--
- 作者:崔立真;田君杰;王海洋;CUI Li-zhen;TIAN Jun-jie;WANG Hai-yang
- 通讯作者:WANG Hai-yang
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