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不同性质气体煤体受载渗透率演化规律研究
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作者 曹塘根 张小东 +5 位作者 李泽文 雷军 罗勇 费浩 王登科 白云 《黑龙江科学》 2025年第6期5-11,共7页
为研究不同性质气体压力和气体吸附时间下受载含瓦斯煤渗透率变化规律,利用受载煤岩工业CT伺服加载系统,开展不同性质气体(He/CO_(2))压力与不同吸附性气体(CO_(2))吸附时间煤体渗透率测定实验,建立了受载含瓦斯煤渗透率模型。结果表明... 为研究不同性质气体压力和气体吸附时间下受载含瓦斯煤渗透率变化规律,利用受载煤岩工业CT伺服加载系统,开展不同性质气体(He/CO_(2))压力与不同吸附性气体(CO_(2))吸附时间煤体渗透率测定实验,建立了受载含瓦斯煤渗透率模型。结果表明,在围压和轴压固定的条件下,随着He孔隙压力的增大,其渗透率随之减小,而随着CO_(2)孔隙压力的增大,煤样的渗透率结果呈现非线性变化,为V字型变化。在围压轴压及孔隙压力都固定的条件下,随着CO_(2)时间的增加,其渗透率结果呈现出先减小后增大的趋势。在全应力-应变的条件下,煤样的渗透率结果随着轴压的增大呈现出先减小后增大的U字型趋势。利用实验结果对模型进行验证,发现模型与实验结果高度吻合。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 渗透率演化 气体性质 吸附时间 工业CT
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瓦斯抽采钻孔割缝注浆堵漏防渗效果实验研究
2
作者 张小东 白云 +8 位作者 袁修竹 冯友祺 雷军 徐强 曹塘根 王登科 卫彦昭 李超 喻建 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期155-159,共5页
为解决瓦斯抽采钻孔密封质量不佳问题,通过工业CT扫描观察钻孔内部封孔效果,划分钻孔漏气形式,建立钻孔漏气模型,并提出割缝注浆新型封孔方法。通过对不同割缝数量注浆试样的渗透率及单轴抗压强度研究,确定了最佳割缝数量。实验结果表明... 为解决瓦斯抽采钻孔密封质量不佳问题,通过工业CT扫描观察钻孔内部封孔效果,划分钻孔漏气形式,建立钻孔漏气模型,并提出割缝注浆新型封孔方法。通过对不同割缝数量注浆试样的渗透率及单轴抗压强度研究,确定了最佳割缝数量。实验结果表明:随着割缝数量的增加,注浆后试样的渗透率在缓慢减小,而抗压强度呈下降趋势;综合考虑,合理割缝数量为2条。采用新型割缝注浆封孔方法,有效地提高了瓦斯抽采钻孔封孔段的良好密封性,提高煤矿井下瓦斯抽采效率,保障煤矿安全高效生产。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 钻孔封孔 漏气模型 割缝注浆 工业CT扫描 渗透率
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不同冲击速度下含气砂岩损伤−渗流特性试验研究 被引量：4
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作者 王登科 董博文 +4 位作者 魏建平 张力元 张宏图 曹塘根 夏玉玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2138-2152,共15页
为探究不同冲击载荷作用下含气砂岩冲击损伤特征和渗透性规律,利用含瓦斯煤岩冲击损伤−渗流试验系统和工业显微CT扫描系统,设计并开展了三轴预应力状态下不同冲击速度加载的动态压缩−原位渗流试验,重构了受冲击损伤砂岩的三维裂隙结构,... 为探究不同冲击载荷作用下含气砂岩冲击损伤特征和渗透性规律,利用含瓦斯煤岩冲击损伤−渗流试验系统和工业显微CT扫描系统,设计并开展了三轴预应力状态下不同冲击速度加载的动态压缩−原位渗流试验,重构了受冲击损伤砂岩的三维裂隙结构,对比分析了固−气耦合试样不同冲击速度加载下的动态应力−应变曲线特征、能量耗散规律、破坏损伤和渗透性演变特征。研究结果表明:含气砂岩的应变率随冲击速度的增加而增加,入射波能、反射波能、透射波能和吸收能也随之逐渐增大。含气砂岩的峰值应力和峰值应变也随冲击速度的提升而逐渐增大,且动态应力−应变曲线的压密阶段不断被压缩直至完全消失。三轴固−气耦合动态冲击条件下,含气砂岩的破坏形式以剪切破坏为主;随着冲击速度的递增,冲击载荷与气体压力联合作用下含气砂岩内部的张拉裂隙数量不断增加,新生裂隙相互连接促使了宏观贯通裂隙的形成;泊松比效应和偏心压缩作用使砂岩上分别形成了沿试样轴向方向延伸和垂直于轴向方向延伸2种张拉裂隙,2种裂隙在试样外沿相互连通,呈现出网格状。含气砂岩的吸收能量直接决定了其损伤程度,吸收能量的不断增加,不仅加大了含气砂岩破坏后的损伤程度,也大幅提高了含气砂岩的渗透性;冲击受损破坏之后的含气砂岩渗透率与其裂隙率遵循线性正相关关系。 展开更多
关键词 含气砂岩 SHPB固−气耦合动态损伤试验 原位渗透率测试 工业CT扫描 裂隙扩展与重构
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基于VRA-UNet网络的煤岩组合体裂隙识别与三维重构
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作者 王登科 王龙航 +6 位作者 秦亚光 位乐 曹塘根 李文睿 李璐 陈旭 夏玉玲 《煤炭科学技术》 2025年第2期96-108,共13页
在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决... 在煤岩组合体裂隙三维重构中,针对传统阈值分割方法无法准确确定煤岩之间的阈值大小从而导致裂隙分割效果不佳的问题,基于深度学习理论提出了一种新型VRA-UNet煤岩组合体裂隙精确识别模型,为煤岩组合体裂隙精确识别提供了一种优化解决方案。为了提升模型的泛化能力和防止初始化模型参数过于随机,使用VGG16模块作为骨干特征提取网络。针对煤岩组合体裂隙拓扑结构复杂,非均匀性强等问题,在上采样部分引入使用残差连接且具有空间维度和通道维度的注意力模块(ResCBAM)增强模型特征提取能力,缓解模型梯度消失的问题。在下采样的末端加入了利用不同尺度卷积核的非对称空洞金字塔模块(AC-ASPP),通过多尺度的特征提取,提高模型对不同大小裂隙的识别能力。同时,利用煤岩组合体CT扫描图像数据集验证了模型的有效性。研究结果表明:VRA-UNet模型在裂隙提取和识别方面性能良好,平均交并比、像素平均值及识别精度分别为85.22%、90.80%和91.95%;与主流的分割网络UNet、PSPNet、DeeplabV3+、FCN和SegNet相比,VRA-UNet模型的平均交并比分别提高了6.05%、16.7%、10.77%、6.87%和6.4%,像素平均值分别提高了7.13%、13.29%、12.84%、7.4%和7.53%,识别精度分别提高了3.82%、14.45%、7.4%、5.58%和4.31%;VRA-UNet识别出的裂隙结构分形维数与原始CT扫描裂隙结构分形维数保持了良好的一致性,真实还原了煤岩组合体内部裂隙结构的分布特征。 展开更多
关键词 煤岩组合体 裂隙识别 裂隙重构 卷积神经网络 分形维数
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