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[发明专利]一种煤层气导向钻井测控装置及其方法-CN202110588384.3有效
发明人：宋维强;慕慧栋;张士川;沈宝堂;王春光;陈绍杰;孙雪 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2021-05-28 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： E21B7/04 文献下载
摘要：本发明提供一种煤层气导向钻井测控装置及其方法，该装置包括：设置在测控装置本体上的供电装置、地质信息探测装置、中心处理器、钻井液分流装置、导向执行机构；供电装置用于给地质信息探测装置和中心处理器提供电能；地质信息探测装置用于探测和记录360°井周的地质信息；中心处理器用于处理地质信息探测装置测取的信息，判断当前井眼轨迹的前进趋势是否与煤层的倾角/走向相吻合，进而给出导向钻进的指令；钻井液分流装置用于接收中心处理器给出的导向指令，分配钻井液流量为导向执行机构提供水力能量；导向执行机构用于根据中心处理器的导向指令控制钻进方向。本发明大幅降低了煤层卡钻风险，安全、高效地提高了定向井段在煤层中的钻遇率。
一种煤层气导向钻井测控装置及其方法

[发明专利]一种基于CO2-CN202310580837.7在审
发明人：王昌祥;陆伟;郭志;路瑶;李青海;张承冉;沈宝堂;张青松;李金亮;李金虎;卓辉;赵舒洁;江宁 -专利权人：安徽理工大学;山东科技大学
申请日： 2023-05-18 - 公布日： 2023-08-15 - 主分类号： E21F15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于CO2矿化的尾矿库强化系统及强化方法，其属于非煤矿山开采技术领域，其解决了现有技术中尾矿库稳定性差及固碳减排压力较大的技术问题。本发明强化系统包括尾矿库和控制系统，尾矿库内设置有钻孔，还设置有输送管路和储气装置，输送管路的一端与储气装置连接，输送管路的另一端延伸至尾矿库内，输送管路上连接有控制阀门，控制阀门与控制系统连接。本发明充分结合我国尾矿库赋存的基本特点，因地制宜，采用CO2与碱性物质发生中和反应，减少大气中CO2浓度，降低我国经济发展的减排压力；而且实现了密实尾砂，降低尾砂中的水分，有效的增强了尾矿库的稳定性。
一种基于 co base sub

[发明专利]扰动及构造破碎区螺旋钻进采样、注浆一体化装置及方法-CN202310366302.X在审
发明人：张士川;宋士龙;韩学贤;李杨杨;沈宝堂;张保良;孙煕震;宋维强;冯帆;郑嘉明;汪義茗;张有成 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2023-04-07 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种扰动及构造破碎区螺旋钻进采样、注浆一体化装置及方法，涉及采样装置技术领域。包括钻头、调节结构以及收集机构，调节结构用于调节钻头的摆动；收集机构用于收集钻头钻进得到的样品；钻头包括杆主体、杆主体的外围设置有呈螺旋状的环向切割刃，杆主体的一端设置有钻爪，另一端设置有法兰，通过法兰与调节结构连接；收集机构位于所述的钻爪的前端，且钻头进行工作时，钻爪可完全通过收集机构；本发明可以实现对断层构造破碎处的目标区域多角度全方位的取样；运用液态二氧化碳冷却所取样品。本发明装置在断层目标区域的钻进过程中可实现对破碎岩体冷却、完整取样及注浆、全自动扩径卸压的目的。
扰动构造破碎螺旋钻进采样一体化装置方法

[发明专利]基于钢管混凝土支架的破碎型软岩巷道的支护装置及方法-CN202111053235.3有效
发明人：张步初;张士川;曲广龙;沈宝堂;刘俊熙;孟文航 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2021-09-09 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： E21D20/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于钢管混凝土支架的破碎型软岩巷道的支护装置及方法，涉及地矿技术领域。其方法包括：首先将多根中空注浆锚杆置入巷道围岩内，进行超前注浆加固支护；然后向巷道围岩上喷射混凝土，使其形成混凝土层，通过混凝土层将巷道表面破碎岩石形成一个整体；接着在距塑料板一定距离架设抗弯早强型钢管混凝土支架结构；对支架灌注早强型混凝土，在支架的外侧巷道圆周方向设置抗弯钢筋，在塑料板与抗弯钢筋之间构筑具有一定厚度的抗弯早强型钢筋混凝土碹体；最后，在巷道围岩与抗弯早强型钢筋混凝土碹体之间设置塑料板让压层。本发明通过超强注浆加固技术与抗弯型钢管混凝土支架结构相结合，能够有效的控制围岩变形，且支护效果好。
基于钢管混凝土支架破碎型软岩巷道支护装置方法

[发明专利]一种超煤层开采沿空充填留巷封存CO2-CN202210741460.4在审
发明人：王昌祥;陆伟;张猛;路瑶;沈宝堂;李青海;李金亮;张青松;卓辉;李金虎;周勇强;郭志;张金;蒋莹莹 -专利权人：安徽理工大学
申请日： 2022-06-28 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： E21F15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种超煤层开采沿空充填留巷封存CO2的防灭火方法，其属于采空区综合治理技术领域；包括以下步骤：充填材料的准备，切顶底板和充填过程尺寸的计算，留巷方式确定，充填区加固，留巷防漏风治理措施，封存CO2，固化CO2。本发明通过增大顶底板的开采厚度来实现煤层的超煤层开采，充入CO2，进一步抑制发火，杜绝了采空区自然发火的物质基础，同时利用增大顶底板的开采厚度获得的矸石和分选出的煤矸石来就地实现采空区的部分充填，便可以完全代替采空区原有的支护煤柱实现沿空留巷，降低支护成本；本方法既能够防止采空区自然发火，发挥控制地表沉陷的作用，又兼具利用采空区封存、固化CO2并进行实时监测的功能。
一种煤层开采充填封存 co base sub

[发明专利]用于模拟力-热-液耦合环境的真三轴直剪试验盒及方法-CN201910341417.7有效
发明人：张士川;沈宝堂;李杨杨 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2019-04-26 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G01N3/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于模拟力‑热‑液耦合环境的真三轴直剪试验盒及方法，包括直剪盒和位于所述直剪盒内试件仓，直剪盒包括密封压盖装置、加载压头装置、滑动压板装置、液压装置及加热装置，加载压头装置包括垂直加载压头、水平加载压头及剪切压头，滑动压板装置包括上滑动压板和侧滑动压板，上滑动压板位于所述的垂直加载压头的下方，上滑动压板可沿垂直加载压头相对滑动；侧滑动压板设置有六个，可沿着水平加载压头、剪切压头相对滑动；所述的液压装置包括液压油进口和液压油出口；加热装置包括加热槽和加热丝。本发明有效的模拟了千米以下的岩体环境，真实反映了力‑热‑液耦合环境下岩体剪切破坏特征。
用于模拟耦合环境真三轴直剪试验方法

[发明专利]煤层底板变参数突水通道预警系统及突水危险性判定方法-CN202111260765.5在审
发明人：张步初;张士川;沈宝堂;柴顺杰;孟文航 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2021-10-28 - 公布日： 2022-02-25 - 主分类号： E21F17/18 文献下载
摘要：本发明提供了一种煤层底板变参数突水通道预警系统及突水危险性判定方法，涉及采矿工程技术领域。该系统包括数据分析存储装置、电子信号终端服务器、预警装置、距离探测装置和滤波单元，距离探测装置对煤层埋深、煤厚和倾角进行测量，电子信号终端服务器包括石墨烯碳晶电子释放探头和接收探头。利用该装置对煤层突水危险进行判定，根据煤层埋深、煤层厚度、煤层倾角、煤层的稳定性、煤层硬度、采煤工艺、隔水层厚度、隔水层底板临界水压、突水通道和含水层属性共计10个影响因素，从煤层情况、隔水层情况和含水层情况进行综合分析，精确判定突水危险性并进行实时预警，该系统及方法为煤层防治水安全生产提供科学有效的判断标准。
煤层底板参数通道预警系统危险性判定方法

[发明专利]用于模拟地热系统干热岩的注水压裂剪切试验系统及方法-CN201910409149.8有效
发明人：张士川;沈宝堂 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2019-05-17 - 公布日： 2022-02-18 - 主分类号： E21B43/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于模拟地热系统干热岩的注水压裂剪切试验系统及方法，属于增强型地热系统(EGS)干热岩注水压裂剪切试验技术领域。本发明方法包括：首先利用双开不锈钢模具制作含注水钻孔、起裂裂纹的石蜡倒模；其次，利用石膏、水和标准模具制作含石蜡倒模、不同形式原生裂隙的大尺寸类岩石试件；接着，将试件安置于上下两个加热套筒中并安置于直剪试验机中，接通电源加热后将石蜡液体倒出；最后，安装声发射传感器、注水管和滑动压板，操作试验机施加轴向应力和剪切应力，选择合适的注水参数、温度参数和加载预应力参数进行试验。本发明真实反映了干热岩储层激发过程，为研究干热岩注水压裂剪切裂纹扩展机制提供有效的室内试验手段。
用于模拟地热系统干热岩注水剪切试验方法

[发明专利]增强型地热系统裂缝沟通评价与热提取测试的试验方法-CN201910992258.7有效
发明人：王春光;张伟;陈绍杰;范坤坤;胡松涛;宋维强;沈宝堂 -专利权人：山东科技大学;山东省地矿工程集团有限公司
申请日： 2019-10-18 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： G01N3/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种增强型地热系统裂缝沟通评价与热提取测试的试验方法，它是将待测岩样放在一个带有压裂液入口的密闭腔体内，采取不同压裂模式对岩样进行三轴压裂试验，对岩样进行压裂改造。采用该实验方法可分析在不同压裂模式下形成的裂缝或裂缝网络对注入井与采出井的沟通情况。采用该实验方法还可在压裂改造后针对压后岩样继续开展热提取测试实验，包括增强型地热系统的产液速率、产液温度、采热速率。此外还可探讨不同地应力条件、岩石温度、压裂流体、压裂排量、岩样岩性等对压裂改造效果、裂缝对注采系统的沟通及热提取性能的影响。
增强地热系统裂缝沟通评价提取测试试验方法

[发明专利]适用于深部耦合状态下岩体剪切破断的临界触发模拟方法-CN202110816612.8在审
发明人：张士川;孟文航;陈兵;沈宝堂;李杨杨;张步初;尹大伟;宋维强;江宁;赵金海;颜浩东;郭荣威 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2021-07-20 - 公布日： 2021-10-15 - 主分类号： G01N3/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于深部耦合状态下岩体剪切破断的临界触发模拟方法，涉及深部岩石力学、断裂力学领域。其主要解决了现有技术无法实现深部岩体剪切破断计算的技术问题。本发明模拟方法主要包括：首先通过试样制作、试验准备、确定试验加载方案等步骤进行室内注水剪切试验；其次，用所得的试验数据计算出岩石剪切劣化量，确定岩石发生剪切断裂的临界触发条件；接着，引入相应参数，修正II型(剪切)裂纹扩展的临界应变能释放率；最后，通过模拟试验进行计算验证，将计算后的模拟结果对比直剪试验结果进行反馈分析，修正相关参数。本发明对防治深部高承压突水灾害具有重要的科学意义和应用前景，进一步推进了耦合断裂力学在煤矿领域的应用。
适用于耦合状态下岩体剪切临界触发模拟方法

[发明专利]一种防止诱发地震的干热岩热储层改造方法-CN202010000277.X有效
发明人：陈兵;沈宝堂;张士川;李杨杨;张步初;杨维弘;许亚栋;柴顺杰 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2020-01-02 - 公布日： 2021-09-21 - 主分类号： E21B43/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种防止诱发地震的干热岩热储层改造方法，它分两个阶段对储热地层进行改造，第一阶段主要将靶区深度为H的地层等分成上、下两个部分，实现上、下两个部分的分离；第二阶段采用水压致裂方法实现靶区储层改造，两个阶段的最大水压均小于直接压裂靶区深度为H时所用的水压，要求第一、二阶段水压均为半正弦式循环水压，第二阶段的最大水压大于第一阶段最大水压，且第二阶段裂隙通道要长于第一阶段裂隙通道。本发明对干热岩储层采用了不同水平阶段实施水压致裂的方法，可以在有效减少水压的情况下实现干热岩储层的改造，进而大大降低了高水压诱发地震灾害的可能性。
一种防止诱发地震干热岩热储层改造方法

[发明专利]一种采空区垮落岩石粒径演化运移规律模拟方法及装置-CN201910163708.1有效
发明人：路瑶;沈宝堂;王昌祥;刘音;郭皓;张士川;李青海;张新国;李杨杨;江宁;陈军涛 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2019-03-05 - 公布日： 2021-06-25 - 主分类号： G01N15/02 文献下载
摘要：本发明提供一种采空区垮落岩石粒径演化运移规律模拟方法，其包括以下步骤：首先通过现场监测获取采空区垮落岩石的粒径级配，通过缩尺理论获取室内试验破碎岩石的粒径级配；然后进行第一次独立压缩试验，通过理论计算得到采空区应力最大值，然后通过筛分粒径得到垮落岩石的粒径变化规律；再进行第二次整体压缩试验，第二次整体压缩试验结束后，通过筛分粒径，获取每一部分压缩前后垮落岩石粒径变化及垮落岩石运移规律；本发明还提供一种使用采空区垮落岩石粒径演化运移规律模拟方法的装置，其设有试验主体装置和伺服装置。本发明试验方案合理、可行性高，试验模拟结果可以为采空区注浆治理、地表下沉预计控制提供理论依据。
一种采空区岩石粒径演化规律模拟方法装置

[发明专利]水压致裂与毫秒微差爆破协同建造干热岩人工热储的方法-CN201911407535.X有效
发明人：冯帆;陈绍杰;常洪华;沈宝堂;张伟 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2019-12-31 - 公布日： 2020-11-03 - 主分类号： E21B43/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种水压致裂与毫秒微差爆破协同建造干热岩人工热储的方法，属于增强型地热系统干热岩人工热储建造领域。该方法包括：首先确定干热岩目标层深度和范围；然后将注水井与生产井施工至干热岩目标层；在目标层内施工多个平行式水平钻孔以连通注水井与生产井；在群孔内采用分段式水压致裂技术使孔壁周边产生一定程度的裂缝；随后，在群孔内安装药卷，采用毫秒微差爆破技术对钻孔进行爆破；最后，从注水井向目标层注入大量常温水，通过人工热储充分地进行热交换，实现固态热向液态热转变，并从生产井采出高温水及过热水蒸气。本发明实现了水压致裂与微差爆破技术的有机结合，可最大限度地建造干热岩人工热储，应用前景广泛。
水压毫秒爆破协同建造干热岩人工方法

[发明专利]一种切顶充填的N00采矿法-CN201811259333.0有效
发明人：王昌祥;沈宝堂;孙熙震;路瑶;孟凡宝;江宁;李青海;张新国;刘音;张步初;梁彦波 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2018-10-26 - 公布日： 2020-07-28 - 主分类号： E21C41/18 文献下载
摘要：本发明涉及一种切顶充填的N00采矿法，解决了现有技术采场结构稳定性差、地表沉陷变形、地表矸石堆积等方面问题。其特征在于，在一个全新盘区布置多个采煤工作面，实现一种无巷道掘进，在开采的过程中沿空留巷；当采完煤层10m后，开始开采直接顶，开采直接顶宽度为7m，一次切顶后形成切顶区，之后切顶区顶板自行垮落充填；工作面继续向前开采，新的采空区通过临时储存仓中储存的破碎岩石及地表矸石进行充填，切顶区顶板垮落施加两侧约束。本发明提高开采效率，节约资源，有效控制地表沉陷，减小了井下矸石的运输，直接在井下利用，而且也解决了地面矸石堆积的问题，可广泛应用于煤矿井下充填开采技术领域。
一种充填 n00 采矿

[发明专利]一种用于松散体全部充填的注浆锚索及充填方法-CN201811342636.9有效
发明人：王昌祥;沈宝堂;孙熙震;路瑶;孟凡宝;马凯;江宁;李青海;张新国;刘音;张步初;梁彦波 -专利权人：山东科技大学
申请日： 2018-11-12 - 公布日： 2020-05-26 - 主分类号： E21D21/00 文献下载
摘要：本发明提供一种用于松散体全部充填的注浆锚索，其解决了现有技术中松散体充填面临的充填率低、永久支护困难的技术问题，其设有索体，索体内设有注浆芯管和出浆口，出浆口设置在注浆芯管上，注浆芯管外周缠绕有多根钢绞线，钢绞线以螺旋状均匀紧密的围绕在注浆芯管周围，注浆芯管的长度即为注浆锚索的长度，索体两端分别设有螺纹和螺纹连接螺母，多个注浆锚索可通过螺纹和螺纹连接螺母连接在一起；本发明还提供一种应用此注浆锚索的充填方法。本发明注浆锚索结构简单、操作方便、支护效果好，具有良好的应用前景；充填方法既可以加固松散体，还可以提高松散体抗变形能力，能够适应不同的顶板条件。
一种用于松散全部充填注浆锚索方法

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