衡帅
- 作品数：5 被引量：30H指数：3
- 供职机构：河南理工大学能源科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省高校科技创新团队支持计划博士科研启动基金更多>>
- 相关领域：天文地球建筑科学化学工程更多>>
- 煤体结构对煤层气吸附–解吸及产出特征的影响被引量：16
- 2016年
- 煤的孔隙、物理化学结构差异对煤层气的吸附–解吸及产出特征有巨大影响。基于对不同煤体结构煤的孔隙、结构、力学性质的认识，利用现场实测资料，分析了煤体结构对煤层气产出的影响。结果表明：构造变形使煤的孔容和比表面积增大，吸附能力增强。含气量和损失量呈正相关关系；在含气量相同的情况下，逸散速率相对大小依次为：原生结构煤<碎裂煤<碎粒煤<糜棱煤。原生结构煤和碎裂煤的临界解吸压力大于糜棱煤。在0~45 min、45~95 min、95~185 min，平均解吸速率关系为：原生结构煤<碎裂煤<糜棱煤，而在185~485 min 内，平均解吸速率关系反生改变，即：糜棱煤<原生结构煤<碎裂煤。在含气量大致相等时，原生结构煤和碎裂煤的解吸量及解吸时间明显大于糜棱煤。
- 张小东李朋朋衡帅孙庆宇胡修凤
- 关键词：赋存状态煤体结构
- 煤储层中巷道型水平井井周应力分布特征的数值模拟研究——以晋城矿区胡底矿为例
- 2022年
- 为了研究煤储层中巷道型水平井井周应力分布特征,以晋城矿区胡底矿为例,基于煤储层及其顶底板的岩石力学性质,利用ABAQUS数值模拟软件,建立在煤储层和顶底板耦合作用下巷道型水平井开挖过程井周应力场计算模型,探讨不同断面形状、尺寸、开挖方向时井周应力分布特征,结果表明:(1)顶底板明显改变了竖直应力分布,促进了分界面处的应力集中,有利于巷道型水平井开挖;(2)圆形和矩形巷道型水平井井周应力影响范围基本相同,但圆形巷道型水平井应力释放更剧烈,易造成井壁破裂和失稳,利于扩大井径;(3)对于圆形巷道型水平井,随着断面尺寸增加,应力剧烈释放区和应力影响区范围增大,且后者增加更为明显;(4)巷道型水平井无论沿最大水平主应力方向还是沿最小水平主应力方向开挖,均在竖直方向出现应力集中,而水平方向表现为应力释放。研究结果认为,相比于矩形巷道型水平井,圆形巷道型水平井井径扩展更为显著,且断面尺寸越大,应力影响区范围越大,在开挖方向上沿最小水平主应力方向开挖优于沿最大水平主应力方向开挖。
- 张小东孙飞扬张斌衡帅衡帅
- 关键词：煤储层
- 煤演化过程中THF可溶低分子化合物组成及化学结构变化机制被引量：1
- 2021年
- 煤是由有机质和少量矿物质组成的混合岩,其中有机质组成和结构直接影响着煤的高效清洁利用,研究煤的有机组成和结构特征对煤炭高值化利用具有重要意义。为了揭示不同煤阶煤中低分子化合物组成和大分子结构的差异,以长焰煤、1/3焦煤、焦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤等不同变质程度煤为研究对象,采用四氢呋喃(THF)索氏萃取,借助于气相色谱-质谱(GC/MS)和核磁共振碳谱(;C-NMR)等测试手段,比较了不同变质程度煤中THF可溶有机化合物的差异,探讨了煤化过程中化学组成和结构参数的变化机制,以期为煤组成和结构研究提供参考。结果表明:(1)各类煤中的THF可溶低分子化合物均以含氧杂原子化合物为主,其中低、中变质的烟煤中以长链脂肪烃和含羧基的含氧化合物为主,高变质程度煤中以环烃和含醛基的含氧化合物为主。其次为脂肪类化合物,芳烃含量较少,且随着变质程度的加深,可溶组分的化合物类型呈先增多后减少的趋势。(2) THF萃取作用对芳香碳数影响较小,表现为低分子化合物溶出后计算得到的芳碳率(f;′)与原煤变化趋势相同,均随着煤演化程度增大,表现出先减小后增大的变化趋势。(3)烟煤和无烟煤中可溶低分子化合物组成和大分子结构的变化呈现阶段性:煤化作用第2次跃变期间(0.5%~1.3%,R;),羧基类低分子化合物逐渐减少甚至消失,芳环结构由1~2环的苯、萘等结构转化为1~3环的苯、萘、蒽等结构,进入第3次跃变(R;在2.0%左右)阶段,芳香缩合反应加剧,芳香基本结构单元增大,出现芘等4环结构的稠环,强烈的热裂解作用使得低分子化合物脱离煤体,可溶组分显著减少。研究认为,不同煤阶煤的THF溶剂萃取率及其组成的变化,是煤化作用过程中生成的可溶低分子化合物含量和种类、赋存方式,及可溶低分子化合物与溶剂、大分子结构间作用力大小的不同的
- 孙泽源张小东张硕张硕刘晓
- 关键词：变质程度大分子结构四氢呋喃
- 直剪条件下页岩裂缝扩展演化机制研究被引量：5
- 2019年
- 为深入认识页岩剪切裂缝的扩展演化机制及其层理方向效应,通过直剪试验,系统研究不同法向应力下不同层理方位页岩剪切裂缝的扩展演化形态,探讨直剪过程中雁列状裂缝成核、扩展、连接及贯通后形成宏观剪切裂缝的力学机制及其层理方向效应。结果表明:(1)直剪时,剪切力诱导的张拉作用在剪切面附近产生雁列状微裂缝,而雁列状微裂缝的进一步扩展、连接及贯通等形成宏观剪切破裂带,剪切破裂带的宽度不均一,表现出明显的非均质性。(2)对层状页岩,直剪时一般沿层理形成雁列状裂缝,而层理的开裂程度与开裂方向与层理方位直接相关,表现出明显的层理方向效应;沿层理剪切时极难形成斜穿层理的雁列状裂缝,剪切面为层理面,较平直、光滑;与层理成30°和60°角剪切时,均形成了沿层理的雁列状裂缝,且30°时更明显;垂直层理剪切时,仍能观察到一定程度的层理开裂,但已较微弱。(3)雁列状裂缝相互沟通后形成的剪切破裂面多呈锯齿状,摩擦滑动时易出现擦痕和磨损现象,而法向压力能明显抑制雁列状裂缝的产生,使剪切面趋于光滑。(4)当剪切力与层理成一定夹角时,剪切力能诱导大量的层理开裂,形成复杂的裂缝形态,而该裂缝形态多局限于剪切破裂带,表现出明显的变形局部化。
- 衡帅李贤忠刘晓张小东
- 关键词：岩石力学页岩直接剪切
- 张拉作用下页岩裂缝扩展演化机制研究被引量：9
- 2019年
- 为深入认识张拉作用下页岩裂缝的扩展演化机制及其层理方向效应,通过三点弯曲和巴西劈裂试验,系统研究张拉作用下不同层理方位页岩裂缝的扩展演化形态,探讨裂缝的扩展演化机制及其层理方向效应。结果表明:(1)三点弯曲时,裂缝沿Arrester方位扩展时,会出现弱层理开裂和断裂路径偏移,易分叉、转向形成复杂的扩展形态;裂缝沿Divider方位扩展时,会出现断裂路径偏移,易剪切转向;裂缝沿层理扩展时,断裂路径为层理,较平直,无转向现象。(2)巴西劈裂时,层理方位对裂缝的起裂点、起裂机制、扩展路径和扩展机制等影响较大;垂直或斜交层理加载时,裂缝多自加载鄂起裂,扩展路径一般呈弧形,多伴随沿层理和贯穿层理的剪切破裂,且扩展中张拉和剪切断裂此消彼长,共同控制裂缝的扩展形态;仅Short-Transverse方位裂缝自圆盘中心起裂,扩展路径为层理,无转向现象,为纯张拉裂缝。(3)张拉裂缝沿层理扩展时,应力能促使其转向;而当张拉裂缝垂直或斜交层理扩展时,易出现分叉、转向和弱层理开裂等复杂扩展行为,形成相对较复杂的扩展形态;裂缝的复杂扩展行为与受力条件、裂缝与层理的相对方位直接相关,层理和受力条件对裂缝的扩展起主控作用。
- 衡帅刘晓李贤忠张小东杨春和
- 关键词：岩石力学
