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深部高突煤层典型特征、诱突机制及防治对策 被引量:1
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作者 林柏泉 杨威 刘统 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期311-325,共15页
我国煤炭开采已逐渐进入深部,随着采深的不断增加,煤层的突出风险显著升高,突出发生的频率和强度均明显增大,给深部煤炭资源的安全高效开发带来巨大挑战。首先剖析了深部不同深度下煤层开采面临的复杂应力环境,并系统研究了深部高突煤... 我国煤炭开采已逐渐进入深部,随着采深的不断增加,煤层的突出风险显著升高,突出发生的频率和强度均明显增大,给深部煤炭资源的安全高效开发带来巨大挑战。首先剖析了深部不同深度下煤层开采面临的复杂应力环境,并系统研究了深部高突煤层的典型特性,阐明了深部开采诱突机制,最后提出了深部开采突出灾害防治的对策建议。结果表明:对突出煤层开采而言,深部没有一个固定深度值,而是应力、瓦斯压力和煤体强度等因素综合影响下煤层所表现出的非线性力学状态。深部煤层应力高,采动煤体呈强塑性破坏;突出煤的孔隙率低且连通性差、高应力下煤层渗透率极低;高压瓦斯高饱和赋存、低压吸附能力强;煤的基质尺度大且通达性差、瓦斯跨尺度运移难;深部煤层最大水平主应力增大,强构造应力作用下构造煤破碎程度高,在构造应力集中带内形成高压瓦斯包,导致突出风险激增。当深部开采工作面前方遇到构造软煤时,工作面附近硬煤内更容易形成强应力集中,对构造软煤内高压瓦斯的封闭作用显著增强,造成工作面前方瓦斯压力高、梯度大,煤体内的瓦斯膨胀能显著高于浅部;同时高应力下工作面前方煤体更容易发生强塑性流变破坏,诱发变形能的猛烈释放。构造煤煤体发生大变形损伤,孔裂隙空间增大;基质尺度急剧减小,被封闭的大量瓦斯快速解吸。二者共同造成游离瓦斯存储空间和压力的同步迅速增大,引发游离瓦斯膨胀能的迅速升高,当瓦斯膨胀能高于突出阈值时,大量瓦斯将破碎并抛出煤体,导致突出事故发生。基于此提出深部突出灾害防治应通过合理化采掘布置,从整体上降低采掘过程中的局部应力集中;通过超前探测准确获取煤层隐蔽构造、煤岩力学参数以及瓦斯参数等关键信息,超前识别突出风险进而施行精准防控;强调了要通过深度卸压充分释放应力,降低煤层应力集中,提高煤层渗透率,同时诱导大量低压吸附瓦斯脱附解吸,通过强力造缝增透减小基质尺度并活化基质孔隙,加速瓦斯运移如有必要采用物理化学联合增透方法,构建基质孔隙-裂隙跨尺度流动通道,提高瓦斯抽采效果,充分降低煤层气含量,最终达到超前、精准和均匀消突的目的,实现深部煤层安全高效开采。 展开更多
关键词 深部开采 突出煤层 高应力 诱突机制 突出防控
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我国废弃/关闭煤矿瓦斯抽采现状及发展趋势
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作者 华心祝 秦浩 +4 位作者 郝定溢 石必明 林柏泉 赵志根 张苗 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期15-28,共14页
在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全... 在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全高效的能源体系,加快发展新质生产力,亟需加大我国对废弃/关闭煤矿遗留瓦斯的抽采与开发力度。系统性地总结分析了我国现阶段废弃煤矿瓦斯地面抽采理论、技术及工艺设备的研究进展与存在问题,提出了未来研究的关键方向与潜在热点。首先,总结了废弃/关闭煤矿瓦斯赋存规律,归纳对比了遗留瓦斯资源量评估方法,分析了废弃煤矿地面抽采过程中瓦斯渗流及运移规律。其次,总结了2种常见的废弃/关闭煤矿瓦斯地面抽采技术,以及采用的钻井抽采工艺设备,对比分析了与生产矿井地面钻井瓦斯抽采工艺的异同。然后,从废弃/关闭煤矿瓦斯抽采理论、技术和工艺设备等方面分析了研究中存在的不足:①瓦斯资源赋存空间和机理不明;②瓦斯资源量评估不精准;③瓦斯次生运移及动态积聚规律不清;④瓦斯抽采渗流及运移规律研究不充分;⑤瓦斯抽采关键技术不成熟;⑥地面钻井工艺设备不全面;⑦瓦斯抽采系统不完善。最后,凝练提出了未来的研究方向:揭示不同影响因素下的遗留瓦斯资源赋存特征与运移机理,构建废弃煤矿瓦斯储量与资源精准预测理论模型,阐明遗留瓦斯次生运移聚集范围分布特征及演化过程,丰富完善地面抽采过程中遗留瓦斯渗流及运移规律研究理论,逐步优化废弃煤矿地面瓦斯抽采技术体系,系统升级废弃煤矿瓦斯地面钻井工艺设备,逐步实现废弃煤矿地面钻井工艺智能化,深入改进废弃煤矿地面瓦斯抽采工艺设备。废弃/关闭煤矿瓦斯资源的精准与安全开发研究,对于提升废弃/关闭煤矿安全水平、促进能源结构调整、保障国家能源安全和推动经济持续健康发展具有重大意义。 展开更多
关键词 废弃/关闭煤矿 遗留瓦斯 赋存特征 瓦斯抽采 工艺设备
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强突煤层地面丛式井造穴卸压辅助石门揭煤技术
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作者 刘厅 翟成 +4 位作者 童校长 徐鹤翔 邹全乐 林柏泉 徐吉钊 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期144-157,共14页
针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了... 针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了丛式井造穴卸压煤体物理场演化规律,提出了造穴关键技术参数优化方法;最后成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,验证了技术的有效性。结果表明:提出了多场协同调控防突方法,揭示了地面丛式井区域全覆盖造穴强化卸压增透,辅助石门揭煤消突机理,开发了“机械扩孔-水力喷射-排水释压”多级造穴技术,并配套研发了“造穴-排渣-水渣分离”一体化系统。煤体塑性区体积与等效直径平方呈线性关系,研究条件下的比值为81.90;洞穴附近低渗透区瓦斯压力随着洞穴直径的增大先降低后升高,对应的最优洞穴直径为2.0 m;揭煤巷道沿着垂直于最大主应力方向布置时,造穴后巷道两侧煤体更容易消突。成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,技术实施后,煤层透气性系数提高约10倍,残余瓦斯压力和残余瓦斯含量显著降低,试验地点井下揭煤措施孔数量减少了24%、钻孔工程量降低了21%。开发的技术可进一步拓展形成“地面井煤气共采”方法,有望实现难采-难抽煤层煤与瓦斯的协同高效共采。 展开更多
关键词 强突煤层 石门揭煤 地面井造穴 应力-渗流耦合 煤气共采
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微波强化酸蚀作用下五峰-龙马溪组页岩孔隙特征演化机制
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作者 李贺 刘佳祥 +5 位作者 林柏泉 施式亮 杨威 鲁义 路洁心 刘猛 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1104-1115,共12页
页岩储层低孔渗特征是制约页岩气高效率抽采的主要因素,现多采用强化致裂增透技术来改造页岩储层孔隙结构,旨在提高页岩体渗透率。微波加热具备致裂页岩和气体解吸的能力,但存在穿透深度低、局部过热、裂缝闭合等缺陷;酸化具有高效疏通... 页岩储层低孔渗特征是制约页岩气高效率抽采的主要因素,现多采用强化致裂增透技术来改造页岩储层孔隙结构,旨在提高页岩体渗透率。微波加热具备致裂页岩和气体解吸的能力,但存在穿透深度低、局部过热、裂缝闭合等缺陷;酸化具有高效疏通页岩孔隙和大幅提高渗透率的优点,但酸液难以进入微裂隙,过于依赖页岩孔隙初始发育程度。微波强化酸蚀能有效结合2者的优点,通过热应力、溶蚀致裂的耦合效应协同致裂页岩体,达到更好的增透效果。采用微波、酸化和微波强化酸蚀3种方法对页岩进行处理,使用^(1)H-NMR检测,对比同种方法不同强度和不同方法之间孔隙结构的变化。结果表明:3种处理方法下页岩微孔和小孔(即吸附孔)对应T2谱面积增减不一,酸化条件下减小,微波和微波强化酸蚀条件下增大,且微波增大幅度高于微波强化酸蚀;中孔和大孔(即渗流孔)对应T_(2)谱面积持续增大,增大幅度按从大到小依次为酸化、微波强化酸蚀、微波。综合观察T_(1)-T_(2)谱的变化,得出增透过程就是“开孔”、“扩孔”的过程的结论。微波主要作用为“开孔”,酸化主要作用为“扩孔”,微波强化酸蚀使“开孔”“扩孔”协同效应显著,表现出更好的增透效果。不同处理方法下孔隙度和孔喉与渗透率变化趋势一致,整体呈现增长趋势,证明3种处理方法对页岩增透均有效果,且渗透率大小与孔隙度和孔喉发育情况强相关。微波强化酸蚀页岩的分形维数减少幅度最大,为4.203%,是酸化处理的2倍,是微波处理的10倍。分形维数的减小表明孔隙内部更为光滑,降低甲烷吸附可能性,为页岩气的采收工作提供了更好的条件。 展开更多
关键词 页岩气开采 微波强化酸蚀 核磁共振 孔隙结构 渗透率 分形维数
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自适应主动封孔技术封孔效果实验研究
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作者 向贤伟 翟成 林柏泉 《矿业安全与环保》 北大核心 2024年第6期63-70,共8页
钻孔封孔效果优化是提高瓦斯抽采效率的关键技术难题。提出一种自适应主动封孔技术,设计并搭建了钻孔封孔—瓦斯抽采耦合模拟实验平台,采用六氟化硫(SF_(6))作为示踪气体,系统考察了聚氨酯、膨胀水泥和柔性材料3种封孔材料、柔性材料制... 钻孔封孔效果优化是提高瓦斯抽采效率的关键技术难题。提出一种自适应主动封孔技术,设计并搭建了钻孔封孔—瓦斯抽采耦合模拟实验平台,采用六氟化硫(SF_(6))作为示踪气体,系统考察了聚氨酯、膨胀水泥和柔性材料3种封孔材料、柔性材料制备参数及自适应主动封孔工艺对封孔效果的影响规律。分析管路负压衰减发现:3种材料中柔性材料封孔初始负压最大、衰减最慢,其封孔保压性能最优;柔性材料水料比越大,初始负压越大但衰减越快;采用自适应主动封孔技术可以显著提高初始负压值和延长衰减时间。分析管路SF_(6)体积分数变化发现:3种材料中柔性材料封孔SF_(6)平均体积分数最高、衰减率最低,抽采效率最优;柔性材料水料比越大,SF_(6)体积分数越高,表明抽采率越大,但负压衰减速率也越大;提高补浆压力可以增高SF_(6)体积分数和抽采率;采用先注入高水料比浆液后补注低水料比浆液的工艺顺序,可发挥柔性材料渗透性和保水性的双重优势,获得最佳封孔效果。自适应主动封孔技术实现了对动态裂隙的主动填充,为煤层瓦斯抽采钻孔的封孔提供了优化方案。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 注浆封孔 柔性封孔材料 自适应主动封孔 物理模拟
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基于千米钻机的“三软”煤层瓦斯治理技术及应用 被引量:61
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作者 林柏泉 李庆钊 +2 位作者 杨威 吴海进 郝志勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1968-1973,共6页
在系统分析了三软煤层综放开采工作面超前支撑应力及采空区垂直区带划分的基础上,结合煤矿地质特点,提出了基于千米长钻孔技术的"三位立体"瓦斯综合治理技术措施,并进行了现场实际应用。研究结果显示:实施该技术措施后,51109... 在系统分析了三软煤层综放开采工作面超前支撑应力及采空区垂直区带划分的基础上,结合煤矿地质特点,提出了基于千米长钻孔技术的"三位立体"瓦斯综合治理技术措施,并进行了现场实际应用。研究结果显示:实施该技术措施后,51109工作面煤层瓦斯抽采率显著提高,达67.3%,风排瓦斯浓度降至0.3%,工作面瓦斯涌出不均匀系数由2.5降至1.6,瓦斯频繁超限的难题得到有效的解决,表明"三位立体"瓦斯综合抽采技术措施是一种适合该类地质条件的煤矿瓦斯综合治理技术方案。 展开更多
关键词 瓦斯治理 VLD-1000型千米钻机 三软煤层 瓦斯抽采
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钻孔割缝网络化增透机制及其在底板穿层钻孔瓦斯抽采中的应用 被引量:66
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作者 林柏泉 张其智 +1 位作者 沈春明 杨威 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1425-1430,共6页
针对底板穿层瓦斯抽采钻孔卸压不充分的主要问题,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了钻孔割缝网络化卸压增透机制,提出了底板穿层钻孔割缝网络化增透技术,并且在国内相关矿井进行了现场应用。应用结果表明:采用该技术措施后,平... 针对底板穿层瓦斯抽采钻孔卸压不充分的主要问题,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了钻孔割缝网络化卸压增透机制,提出了底板穿层钻孔割缝网络化增透技术,并且在国内相关矿井进行了现场应用。应用结果表明:采用该技术措施后,平均透气性系数提高了122倍,瓦斯抽采流量提高了3.5倍,瓦斯抽采浓度提高了2.3倍,预抽达标时间缩短50%以上。 展开更多
关键词 割缝 网络化 增透 底板穿层 瓦斯抽采
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双动力协同钻进高效卸压特性研究及应用 被引量:23
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作者 林柏泉 邹全乐 +3 位作者 沈春明 徐幼平 代华明 杨威 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期911-917,共7页
基于煤岩卸压效应,对双动力协同钻进高效卸压特性进行了研究;分析了双动力协同钻进的实现条件及螺旋式切煤卸压增透原理;采用FLAC3D软件,模拟分析了卸压槽周围煤体应力场演化规律;并进行了现场试验验证与应用。研究表明:超前自由面能够... 基于煤岩卸压效应,对双动力协同钻进高效卸压特性进行了研究;分析了双动力协同钻进的实现条件及螺旋式切煤卸压增透原理;采用FLAC3D软件,模拟分析了卸压槽周围煤体应力场演化规律;并进行了现场试验验证与应用。研究表明:超前自由面能够卸除围压,降低机械齿的钻进阻力,显著提高钻进速度;卸压槽促使煤体流变,集中应力向深部转移,瓦斯潜能释放,煤体卸压增透,促进了瓦斯的解吸和流动,有利于瓦斯抽采,消除了煤层瓦斯突出危险性。现场试验结果表明:采用此措施后,煤体扰动范围增大近40倍,卸压半径提高4倍,瓦斯抽采效率显著提高,消除了控制区域煤层瓦斯突出危险性,煤层巷道掘进月进尺提高了2倍。 展开更多
关键词 双动力协同钻进 高效卸压 卸压效应 煤巷掘进 超前自由面 卸压槽
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割缝扰动区裂纹扩展模式及能量演化规律 被引量:30
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作者 林柏泉 刘厅 +2 位作者 邹全乐 朱传杰 闫发志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期719-727,共9页
基于颗粒流基本原理,采用PFC2D软件建立数值模型,模拟了割缝钻孔周围裂纹在不同侧压系数λ下的扩展模式。结果表明:当λ<1时,裂纹主要分布在水平方向上;λ=1时,裂纹沿钻孔均匀分布;λ>1时,裂纹集中于垂直方向上。此外,随着λ的增... 基于颗粒流基本原理,采用PFC2D软件建立数值模型,模拟了割缝钻孔周围裂纹在不同侧压系数λ下的扩展模式。结果表明:当λ<1时,裂纹主要分布在水平方向上;λ=1时,裂纹沿钻孔均匀分布;λ>1时,裂纹集中于垂直方向上。此外,随着λ的增大,裂纹数总体呈增长趋势。通过记录钻孔破坏过程中动能变化发现:不同侧压系数下动能演化呈现出明显的分区特征,可分为动能快速释放区、动能快速衰减区、动能剧烈波动区和平衡区,动能峰值随λ的增大线性增加。当λ较小时,声发射事件分布较为离散;当λ=1时,声发射事件在整个时程中均匀分布;当λ>1时,声发射事件数在经历急速升高后开始下降。 展开更多
关键词 水力割缝 侧压系数 微裂纹 能量
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瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律及分析 被引量:63
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作者 林柏泉 叶青 +1 位作者 翟成 菅从光 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期136-139,共4页
为了探索瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律,通过实验测定了瓦斯爆炸在分岔管道中传播的爆炸波超压值和火焰传播速度,并对瓦斯爆炸在分岔管道中的传播进行了理论分析.研究结果表明,管道分岔对瓦斯爆炸的火焰和超压都有增强的作用,火焰和... 为了探索瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律,通过实验测定了瓦斯爆炸在分岔管道中传播的爆炸波超压值和火焰传播速度,并对瓦斯爆炸在分岔管道中的传播进行了理论分析.研究结果表明,管道分岔对瓦斯爆炸的火焰和超压都有增强的作用,火焰和爆炸波对分岔处管壁的破坏特别大.因此在矿井巷道开拓设计时,应尽量避免巷道分岔,同时避免巷道内障碍物的堆积.在必须分岔时,应根据分岔巷道瓦斯爆炸传播规律来采取相应的预防措施,以阻止瓦斯爆炸的传播和降低强度,减少瓦斯爆炸带来的损失. 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 分岔管道 冲击波 火焰
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高压磨料射流割缝技术及其在防突工程中的应用 被引量:93
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作者 林柏泉 吕有厂 +1 位作者 李宝玉 翟成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期959-963,共5页
分析了煤层巷道煤与瓦斯突出机理,提出了整体卸压理念,开发了高压磨料射流割缝防突技术并且在煤层巷道掘进工作面进行了实际应用.应用结果表明:该技术可用于具有突出或冲击危险的煤层,可以使钻孔之间相互沟通,造出缝隙,使煤体得到充分... 分析了煤层巷道煤与瓦斯突出机理,提出了整体卸压理念,开发了高压磨料射流割缝防突技术并且在煤层巷道掘进工作面进行了实际应用.应用结果表明:该技术可用于具有突出或冲击危险的煤层,可以使钻孔之间相互沟通,造出缝隙,使煤体得到充分卸压、煤体中的瓦斯得到排放和应力得到解除,为掘进工作提供较为安全的工作环境. 展开更多
关键词 水力割缝技术 掘进 防突措施
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彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化 被引量:29
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作者 林柏泉 李庆钊 +3 位作者 原德胜 李继昌 陈跟马 王可 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期135-141,共7页
为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究... 为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。 展开更多
关键词 彬长矿区 低煤级煤层 地面井 瓦斯抽采 产气特征
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U形通风工作面采空区上隅角瓦斯治理技术 被引量:62
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作者 林柏泉 周世宁 张仁贵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期509-513,共5页
以平顶山煤业(集团)有限责任公司一矿戊8-10-21131综采工作面为例,探讨了U形通风工作面采空区上隅角瓦斯治理技术.研究结果表明,治理采空区上隅角瓦斯的有效措施有2种方式,即增加漏风汇和减少采空区漏风;前者可采用... 以平顶山煤业(集团)有限责任公司一矿戊8-10-21131综采工作面为例,探讨了U形通风工作面采空区上隅角瓦斯治理技术.研究结果表明,治理采空区上隅角瓦斯的有效措施有2种方式,即增加漏风汇和减少采空区漏风;前者可采用加尾巷或上隅角瓦斯抽放;后者则可采用均压的措施进行,其中采用局部通风机压风法是一项可行措施,但压风量必须达到总风量的1/4左右,才能有显著的效果. 展开更多
关键词 采空区 漏风 均压 上隅角 瓦斯 治理技术
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基于空气环境下的高压击穿电热致裂煤体实验研究 被引量:15
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作者 林柏泉 闫发志 +2 位作者 朱传杰 郭畅 周延 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期94-99,共6页
利用搭建的高压击穿电热致裂煤体试验系统,以贵州林华煤矿的无烟煤为研究对象,研究了在空气环境下高压击穿电热致裂煤体的可行性,并对高压击穿电热致裂煤体的宏观和微观特征进行了研究。实验结果表明,在针-针电极下,空气介质的击穿场强... 利用搭建的高压击穿电热致裂煤体试验系统,以贵州林华煤矿的无烟煤为研究对象,研究了在空气环境下高压击穿电热致裂煤体的可行性,并对高压击穿电热致裂煤体的宏观和微观特征进行了研究。实验结果表明,在针-针电极下,空气介质的击穿场强为18.0~18.3 k V/cm,煤体的击穿场强为0.3~0.8 k V/cm,无烟煤的击穿场强小于空气的击穿场强。在相同条件下,各个煤样的击穿电压和破坏特征均不相同,击穿电压在20~41 k V,煤样主要有3种破坏类型。高压击穿电热致裂煤体过程中,等离子体通道位置的煤样呈现出烧灼状态,形成了大量裂隙和孔隙。同时,等离子通道周围煤体在高温条件下发生氧化反应,形成了新的氧化产物。 展开更多
关键词 高压击穿 电热致裂 煤体 煤层气 击穿场强 等离子通道
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煤矿采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害多场演化研究进展 被引量:65
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作者 林柏泉 李庆钊 周延 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1715-1726,共12页
我国是采空区复合热动力灾害最为严重的国家之一,探索采空区复合热动力灾害的演化规律对于灾害防治具有极其重要的意义。然而,目前对于复合热动力灾害各灾种间的耦合致灾机理、灾害演化规律、灾害信息探测与辨识等方面的认识尚不够深入... 我国是采空区复合热动力灾害最为严重的国家之一,探索采空区复合热动力灾害的演化规律对于灾害防治具有极其重要的意义。然而,目前对于复合热动力灾害各灾种间的耦合致灾机理、灾害演化规律、灾害信息探测与辨识等方面的认识尚不够深入,因此导致煤矿采空区复合热动力灾害的预防及治理尚缺乏有针对性的技术方法。基于此,探讨了我国采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害发生的现状,分析了该领域的国内外最新研究进展,指出采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害具有隐蔽性、耦合型、动态性、复杂性的主要特征,由此导致灾害表现出风险大、辨识难、预警难、防治难的特点。从国内外关于采空区复合热动力灾害多场演化规律的研究平台、多场耦合数学模型、气体体积分数场-温度场-风压场等多场耦合演化规律及其关键影响因素、灾害信息探测技术及采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害的判别方法等角度,系统综述了采空区热动力灾害多场演化规律的最新进展。以此为基础,指出采空区复合热动力灾害亟需在多灾种间的互馈耦合作用机理、多场耦合动态演化规律、复合灾害的关键致灾因素及其临界指标、采空区复合灾害监测-预警-综合防控一体化理论与技术等方面展开进一步的深入研究与探索,研究结果将为采空区复合热动力灾害致灾机理和有效防治技术的研发提供参考。 展开更多
关键词 煤矿采空区 复合热动力灾害 煤自燃 爆炸 多场演化
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基于区域瓦斯治理的钻割抽一体化技术及应用 被引量:113
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作者 林柏泉 孟凡伟 张海宾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期75-79,共5页
针对我国高瓦斯煤层赋存特点及目前煤矿区域瓦斯治理过程中存在的问题,采用理论研究、数学建模和现场测试相结合的方式,研究了基于区域瓦斯治理的高瓦斯低透气性煤层卸压增透技术及改善瓦斯流动与解吸方式,建立了高压射流割缝卸压范围... 针对我国高瓦斯煤层赋存特点及目前煤矿区域瓦斯治理过程中存在的问题,采用理论研究、数学建模和现场测试相结合的方式,研究了基于区域瓦斯治理的高瓦斯低透气性煤层卸压增透技术及改善瓦斯流动与解吸方式,建立了高压射流割缝卸压范围内瓦斯流动毛细管模型,并且通过对割缝主体影响区、边界影响区消突时间的对比分析,得出了割缝影响区内任一点消突的判据和割缝卸压范围内整体消突时间。最后,结合笔者多年从事瓦斯抽采的研究和科研成果,提出了基于区域瓦斯治理的钻割抽一体化技术,开发了相应的配套设备和材料,在国内有关矿井进行了应用。应用结果表明,该技术可显著提高抽放钻孔的单孔有效影响范围,减少区域瓦斯治理需要的钻孔数量,缩短区域抽采时间,提高区域抽采效率。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 钻割抽一体化 卸压增透 瓦斯抽采
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NaCl溶液对电脉冲致裂煤体孔隙结构影响的实验研究 被引量:13
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作者 林柏泉 王一涵 +3 位作者 闫发志 张祥良 杨威 朱传杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1328-1334,共7页
利用搭建的高压电脉冲致裂煤体增渗实验系统,对蒸馏水和不同浓度NaCl溶液浸泡后的贵州林华无烟煤进行电脉冲击穿实验,并结合扫描电镜、能谱分析和压汞分析等测试方法,研究了不同浓度NaCl溶液处理后,电脉冲击穿煤体的孔隙结构变化特征。... 利用搭建的高压电脉冲致裂煤体增渗实验系统,对蒸馏水和不同浓度NaCl溶液浸泡后的贵州林华无烟煤进行电脉冲击穿实验,并结合扫描电镜、能谱分析和压汞分析等测试方法,研究了不同浓度NaCl溶液处理后,电脉冲击穿煤体的孔隙结构变化特征。实验结果表明,煤体在NaCl溶液浸泡的过程中,大量的导电离子Na+和Cl-进入煤体内部的原生孔隙裂隙,有效的改善了煤体的导电性,与蒸馏水浸泡的煤体相比,NaCl溶液浸泡的煤体在电脉冲击穿后破碎的程度更充分。同时,随着NaCl浓度的增加,电脉冲击穿煤体的比表面积、孔容、孔径以及孔隙度均有一定程度的增加,特别是大孔和中孔孔容增加显著,孔隙的连通性变好,有效地改善了煤体孔隙结构。 展开更多
关键词 高压电脉冲 导电离子 等离子体通道 煤体 煤层气 孔隙结构
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水力割缝煤体多场耦合响应规律研究 被引量:36
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作者 林柏泉 赵洋 +2 位作者 刘厅 郑苑楠 孔佳 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第5期662-667,共6页
针对水力割缝钻孔周围的扰动裂隙范围以及合理的布孔间距问题,文中建立了水力割缝煤体多场耦合模型。以杨柳矿特定的地质条件为基础,考虑应力场、裂隙场以及渗流场耦合效应,开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。结果表明:... 针对水力割缝钻孔周围的扰动裂隙范围以及合理的布孔间距问题,文中建立了水力割缝煤体多场耦合模型。以杨柳矿特定的地质条件为基础,考虑应力场、裂隙场以及渗流场耦合效应,开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。结果表明:水力割缝钻孔周围存在半径约为2 m的扰动裂隙圈,割缝孔周围瓦斯压力变化曲线存在"陡坡"现象。水力割缝钻孔瓦斯抽采的有效影响半径约为4.6 m,最适布孔间距约为7 m,与现场测试结果相吻合。多孔协同抽采30 d后,钻场控制区域均已消突,抽采效果理想。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 水力割缝 扰动裂隙 影响半径 多孔协同
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基于煤体各向异性的煤层瓦斯有效抽采区域研究 被引量:32
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作者 林柏泉 宋浩然 +2 位作者 杨威 赵洋 查伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期139-145,共7页
为了探究影响射流割缝钻孔周围有效抽采区域变化的因素,基于煤体的各向异性考虑了瓦斯抽采过程煤体应变场和瓦斯渗流场的耦合作用,探讨了不同垂直地应力、初始瓦斯压力以及初始渗透率等参数对射流割缝钻孔有效抽采区域的影响规律。结果... 为了探究影响射流割缝钻孔周围有效抽采区域变化的因素,基于煤体的各向异性考虑了瓦斯抽采过程煤体应变场和瓦斯渗流场的耦合作用,探讨了不同垂直地应力、初始瓦斯压力以及初始渗透率等参数对射流割缝钻孔有效抽采区域的影响规律。结果表明:垂直地应力越大,煤体的渗透率越低,有效抽采区域逐渐减小;初始瓦斯压力越大,抽采相同时间后瓦斯压力越难降至0.74MPa以下,有效抽采区域逐渐减小;初始渗透率越大,煤体裂隙瓦斯流动速度越快,导致在相同抽采负压下有效抽采区域逐渐增大。各向异性煤体的模拟结果与现场测试结果基本相符,证明了各向异性煤层垂直层理方向有效抽采半径是现场布孔的合理指标。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 有效抽采区域 各向异性 多物理场耦合
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瓦斯爆炸压力与波前瞬态流速演化特征及其定量关系 被引量:8
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作者 林柏泉 洪溢都 +3 位作者 朱传杰 江丙友 刘谦 孙豫敏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期108-115,共8页
为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流... 为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流速峰值出现。大部分情况下,方管横截面边长越大,其超压峰值相对较小,并且超压峰值沿传播方向呈现降低趋势。波前瞬态流速峰值沿传播方向呈不断增长趋势,而且方管横截面边长越大,其峰值也相对较小。长径比(方管长度与横截面边长之比)小于125时,超压峰值与波前瞬态流速峰值的定量关系始终呈现线性反比关系;大于或等于125时,超压峰值和波前瞬态流速峰值的定量关系呈分段关系。研究结果可为爆炸冲击波扬尘的研究提供基础数据。 展开更多
关键词 爆炸力学 瞬态流速 超压 瓦斯爆炸
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