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矿井外因火灾监测预警与智能防控技术
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作者 梁运涛 王伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
矿井外因火灾防治存在监测手段单一、预警准确率低、应急辅助决策缺失、无法实现火灾就地处置的难题,智能化水平亟待提高。为探究外因火灾精准预警与智能联动控制一体化解决方案,从信息感知、数据集成、智能预警、辅助决策和联动控制5... 矿井外因火灾防治存在监测手段单一、预警准确率低、应急辅助决策缺失、无法实现火灾就地处置的难题,智能化水平亟待提高。为探究外因火灾精准预警与智能联动控制一体化解决方案,从信息感知、数据集成、智能预警、辅助决策和联动控制5个方面综述了矿井外因火灾监测预警与智能防控研究进展,具体包括:在信息感知方面,采用先进监测手段、开发高精度检测装备和优选外因火灾精准预警指标,实现火灾信息全程动态感知;在数据集成方面,建议统一数据采集、传输、存储和访问接口标准,规范各类数据的接入;在智能预警方面,提出智能预警关键参数识别方法和预警策略;在辅助决策方面,提出包含时空信息处理、时空图谱构建、时空分析与智能决策的一站式解决方案;在联动控制方面,建立包含广播系统、安全逃生系统、通风控制系统和灭火系统的智能联动控制系统。 展开更多
关键词 外因火灾 信息感知 数据集成 智能预警 辅助决策 联动控制
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带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温实验研究
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作者 梁运涛 张鹏成 +3 位作者 孙勇 贾宝山 崔鑫峰 王睿德 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期95-103,共9页
回程托辊卡死是导致带式输送机火灾的主要原因之一。为研究带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温特性,采用平台实验与数值模拟相结合的方法,研究了输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊温度的影响,结果表明:卡死回程托辊温度随... 回程托辊卡死是导致带式输送机火灾的主要原因之一。为研究带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温特性,采用平台实验与数值模拟相结合的方法,研究了输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊温度的影响,结果表明:卡死回程托辊温度随环境温度和输送带速度的增加而显著升高,温度达到稳态的时间延长;巷道风速的提高有效降低了卡死回程托辊温度并缩短了温度达到稳态的时间。考虑到输送带磨穿卡死的回程托辊导致托辊内部煤粉积聚并引发火灾的情况,进一步研究了输送带速度、巷道风速、环境温度及卡死回程托辊内煤粉积存比例(煤粉在托辊内部积存体积与托辊可容纳煤粉最大体积之比)对煤粉最高温度的影响,结果表明:输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊内煤粉最高温度的影响,与对卡死回程托辊温度的影响规律一致;卡死回程托辊内煤粉积存比例的增加会加剧煤粉温度的升高;在环境温度为20℃、输送带速度为3.5 m/s、巷道风速为1 m/s、100%煤粉积存比例的工况下,煤粉最高温度达87.5℃,较25%煤粉积存比例时升高了43.2℃,高于中低阶煤的自燃临界温度,火灾风险显著增加。 展开更多
关键词 带式输送机 回程托辊 托辊卡死故障 摩擦升温 外因火灾
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多孔骨架增强型甲烷/氮气分离用混合基质膜的制备及性能
3
作者 梁运涛 王永敬 +2 位作者 冯文彬 徐靖凯 肖伟 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期340-348,共9页
煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法... 煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法成功制备了聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜,并将其与嵌段聚合物SBS及金属有机框架材料Ni-MOF-74复合,形成具有增强结构的混合基质膜,并对所制备的膜进行了详细的形貌、结构及理化性能表征,包括X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、拉伸强度和气体渗透测试。结果表明:PVDF多孔骨架与膜层材料间的结合性良好,形成了相互钳制的复合结构,显著提高了膜的机械稳定性。在最佳条件下,Ni-MOF-74与SBS聚合物质量比为0.2%的PM20膜具有显著改善的机械性能,拉伸强度达到29.5 MPa,较纯SBS树脂膜提高约50%。另外,PM20膜的单组分气体渗透性能优异,其CH4渗透率达到97×10^(-4) m^(2)/s,CH_(4)/N_(2)理想选择性为4.03。对于CH_(4)-N_(2)二组分混合气体,该膜也表现出较高的CH4渗透性和选择性。因此,本研究的新型膜材料具备优异的机械性能和气体渗透性能,在甲烷富集领域有一定应用潜力。 展开更多
关键词 混合基质膜 甲烷/氮气分离 MOF填料 多孔骨架 性能兼容
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采空区复合灾害环境下含瓦斯煤自燃特征研究进展 被引量:17
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作者 田富超 贾东旭 +3 位作者 陈明义 梁运涛 朱红青 张同浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2711-2727,共17页
采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”,无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响... 采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”,无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响机理的认识还不够深入,为此探究了含瓦斯条件下煤自燃相关研究的最新进展。现阶段针对含瓦斯风流/气氛下煤自燃特性的研究内容较为丰富,但吸附态瓦斯影响条件下的煤自燃特性实验平台及相关研究成果较匮乏。研究表明,游离瓦斯易引起煤低温氧化气体产物出现明显的“滞后效应”,同时煤体放热强度减弱、活化能整体增大,这反映出氧化气氛中的瓦斯对煤自燃具有抑制作用;相应地,煤自燃过程中的官能团、自由基及煤微晶结构等微观特征参数均会随瓦斯体积分数呈现规律性演变。进一步,考虑到遗煤内部残余瓦斯与风流瓦斯的赋存状态差异,探究了瓦斯对煤自燃过程的影响机理,包括CH4对O_(2)的驱替稀释作用、CH_(4)与O_(2)的竞争吸附解吸引起的置换效应,以及高温环境下的O_(2)分子化学吸附和煤氧复合效应作用。基于此,提出了采空区遗煤在吸附态瓦斯影响下的自燃过程特性、含瓦斯煤自燃流–固–热–化多场耦合特征、含瓦斯煤自燃监测预警理论应用等亟待突破的瓶颈问题。 展开更多
关键词 煤自燃 复合灾害环境 微观特征 多场耦合 遗煤残余瓦斯 热动力灾害
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阻燃输送带火灾早期温度变化与烟气成分研究 被引量:2
5
作者 段佳磊 梁运涛 +4 位作者 贾宝山 孙勇 王睿德 罗奕杭 崔鑫峰 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期135-143,共9页
为实现带式输送机火灾早期预警,改进滚筒摩擦实验平台并监测阻燃输送带温度。利用质谱(MS)技术,分析钢丝绳芯阻燃输送带在摩擦事故早期的升温规律与烟气成分。研究表明,随着摩擦持续进行,阻燃输送带表面温度分布呈现出较强的对称性,最... 为实现带式输送机火灾早期预警,改进滚筒摩擦实验平台并监测阻燃输送带温度。利用质谱(MS)技术,分析钢丝绳芯阻燃输送带在摩擦事故早期的升温规律与烟气成分。研究表明,随着摩擦持续进行,阻燃输送带表面温度分布呈现出较强的对称性,最高温度区域逐渐向输送带中心集聚,烟气成分随温度变化而改变。根据实验中烟气产物主要成分以及对应的反应过程,将钢丝绳芯阻燃输送带升温过程分为氧化反应阶段(环境温度至100℃)、取代反应阶段(100~160.2℃)和热解反应阶段(160.2℃以后)。当阻燃输送带处于氧化反应阶段时,输送带热容量较小、升温快,产物多为烷基和酯类化合物;取代反应阶段热容量逐渐增加,升温放缓,产物多为硝基、醚类、羧酸类化合物;热解反应阶段输送带内部热容量基本稳定,升温速率最小,在160.2℃时在烟气成分中首次检测到含氯化合物。 展开更多
关键词 阻燃输送带 滚筒摩擦实验 质谱分析 升温规律 烟气成分
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卤盐阻化剂对煤自燃阻化作用的定量识别及机理
6
作者 孟祥宁 梁运涛 +2 位作者 郭宝龙 孙勇 田富超 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期132-141,共10页
煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产,卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一。优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制。为此,探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式,明确其物理、化学作用对煤层阻化的... 煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产,卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一。优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制。为此,探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式,明确其物理、化学作用对煤层阻化的贡献比显得尤为重要。基于此,提出一种定量识别卤盐阻化剂阻化作用的方法。本次研究卤盐中具有代表性的MgCl_(2)阻化剂,采用超声波清洗器多次反复冲洗阻化煤样和水洗煤样,得到水洗阻化煤样和水洗参考煤样。通过程序升温试验和红外光谱试验研究不同煤样的指标气体浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团的变化规律,从宏微观角度研究卤盐阻化剂的物理、化学阻化作用。结果表明:水洗阻化煤样的产气浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团含量明显低于原煤样,却高于阻化煤样,这说明MgCl_(2)阻化剂对煤自燃起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果。煤氧化反应前期,物理阻化作用大于化学阻化作用,煤氧化反应后期,化学阻化作用占主导地位,明显高于物理阻化作用。MgCl_(2)的化学抑制作用体现在能与煤中活性物质反应生成比较稳定的物质(ROCl)和镁络合物(Mg(OH)Cl),使得煤的活性下降,从而降低了煤的自热风险。MgCl_(2)阻化剂物理、化学阻化作用对平庄褐煤的贡献比分别为56.37%和43.63%,对同忻烟煤的贡献比为57.91%和42.09%,对白芨沟无烟煤的贡献比为59.60%和40.40%。随着煤样变质程度的增加,物理阻化作用贡献比增加,化学阻化作用贡献比减小,平庄褐煤的化学阻化作用是白芨沟无烟煤的1.08倍。该研究有助于丰富卤盐阻化剂的阻化机理,并为优化防灭火工艺提供理论指导。 展开更多
关键词 煤自燃 卤盐阻化剂 化学阻化作用 物理阻化作用 阻化率
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甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用 被引量:34
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作者 梁运涛 陈成锋 +1 位作者 田富超 王敬燕 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期40-48,共9页
瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导... 瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理,探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上,通过煤矿井下技术应用对比研究得出:催化燃烧法利用甲烷可燃性特征,适用于检测体积分数4%以下的甲烷,不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境;热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征,适用于检测体积分数4%以上的甲烷,不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境;光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征,适用于井下绝大部分环境,但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境;红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征,适用于绝大部分井下环境,其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰,需进行算法优化以减小误差,而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小,但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后,对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析,以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 甲烷浓度 气体检测 技术适用性
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基于电石渣—三乙烯四胺的多孔凝胶矿化固碳研究 被引量:1
8
作者 陆伟 吴明跃 +5 位作者 吕茂云 李金亮 梁运涛 张茜 王昌祥 路瑶 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第4期87-94,共8页
为有效矿化封存CO_(2)、提高煤矿防灭火效果,提出了一种通过添加催化CO_(2)转化物质(三乙烯四胺溶液,TETA)和增加气固接触面积(多孔凝胶)协同提升矿化反应速率的方法。通过单因素试验确定了TETA的质量分数和CO_(2)初始压力,借助高温高... 为有效矿化封存CO_(2)、提高煤矿防灭火效果,提出了一种通过添加催化CO_(2)转化物质(三乙烯四胺溶液,TETA)和增加气固接触面积(多孔凝胶)协同提升矿化反应速率的方法。通过单因素试验确定了TETA的质量分数和CO_(2)初始压力,借助高温高压反应釜研究了多孔凝胶对CO_(2)矿化效率的影响规律,利用扫描电镜和密度泛函理论研究了TETA储存和转化CO_(2)机理。研究结果表明:添加CaO能增大反应釜内CO_(2)压降值,TETA的最佳质量分数为2.5%~7.5%,CO_(2)初始压力为0.4~0.8 MPa;单位质量的多孔凝胶在温度20、30、40℃条件下固定CO_(2)的质量分别为0.070、0.077、0.110 g。 展开更多
关键词 煤自燃 CO_(2)矿化封存 三乙烯四胺 CaO 多孔凝胶 单因素试验 储存—转化—矿化CO_(2)机理
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我国煤矿气体检测技术研究进展 被引量:27
9
作者 梁运涛 田富超 +3 位作者 冯文彬 邵振鲁 孟祥宁 陈成锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1701-1714,共14页
煤矿井下环境气体组分复杂且具有必需性、致灾性、预警性的特点,煤矿气体的定量检测对于矿井灾害危险性早期辨识、继发性次生灾害准确预警、应急救援科学决策具有重要意义。首先,分析了常用的催化燃烧式、热导式、光干涉式和电化学式等... 煤矿井下环境气体组分复杂且具有必需性、致灾性、预警性的特点,煤矿气体的定量检测对于矿井灾害危险性早期辨识、继发性次生灾害准确预警、应急救援科学决策具有重要意义。首先,分析了常用的催化燃烧式、热导式、光干涉式和电化学式等气体传感器技术,色谱分析技术,傅里叶变换红外光谱、非分散红外光谱和可调谐半导体激光吸收光谱等光谱分析技术的方法原理和研究进展,总结了各类气体检测技术的应用效果;其次,指出煤矿井下存在大气压力及温度变化范围大、相对湿度和粉尘质量浓度高、电磁干扰强的极端工况环境,从适用气体、优缺点、应用领域、代表仪器等方面对比了不同检测技术在煤矿井下的技术适用性;然后,在交叉干扰分析的基础上,针对CH_(4),O_(2),CO,C_(2)H_(4),C_(2)H_(2),H_(2)等单一气体检测、多组分气体在线监测及矿山应急救援期间爆炸环境有毒有害气体原位分析提出了应用建议,以检测精度、量程为首要条件,并应综合考虑性价比、背景气干扰、零点漂移等因素影响;最后,提出煤矿痕量气体低检出限、多组分混合气体交叉干扰、特定波长激光器及高性能检测器成本昂贵等"卡脖子"难题,为实现煤矿气体的原位定量分析和动态监测指明了研究方向。 展开更多
关键词 煤矿气体 检测技术 传感器 色谱分析 光谱分析 交叉干扰
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黄原胶和氧化镁改性黏土-水泥基新型喷涂堵漏风材料的制备及特征 被引量:15
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作者 张昊 胡相明 +6 位作者 王伟 梁运涛 王兆喜 刘金举 白光星 赵艳云 吴明跃 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1768-1780,共13页
针对传统黏土-水泥喷涂堵漏风材料(CCC)强度差、易开裂、堵漏风效率低的问题,提出经黄原胶(XG)和氧化镁(MgO)改性制备黏土-水泥基新型喷涂堵漏风材料(XM-CCC)。通过析水率测试、浆液时变性和流变性试验,确定了0.6的最佳水固质量比和20%... 针对传统黏土-水泥喷涂堵漏风材料(CCC)强度差、易开裂、堵漏风效率低的问题,提出经黄原胶(XG)和氧化镁(MgO)改性制备黏土-水泥基新型喷涂堵漏风材料(XM-CCC)。通过析水率测试、浆液时变性和流变性试验,确定了0.6的最佳水固质量比和20%(质量分数)最佳黏土掺量。通过力学性能试验和限制膨胀率试验确定了1.5%(质量分数)的XG最佳掺量和5%(质量分数)的MgO最佳掺量,XM-CCC的7 d抗压强度达到25.33 MPa、抗折强度达到9.18 MPa,21 d限制膨胀率稳定在0.028%左右。基于此,结合表征手段对XM-CCC的形成机理和堵漏风机理进行探究。结果表明,XG中羟基、羧基等活性官能团与浆液颗粒表面的Ca^(2+)发生螯合作用,黏土颗粒被束缚在水泥颗粒的水化产物间,促进了XM-CCC力学性能的提升。MgO水化生成的六方板状Mg(OH)_(2)晶体支承在体系的孔隙中,提高了XM-CCC的抵御收缩能力。孔隙结构方面,XG改变了XM-CCC的孔结构,降低了平均孔径;Mg(OH)_(2)晶体充填孔隙,产生的晶体生长压力可以抵御孔隙压力,保持基体不开裂,同时降低了孔隙率;XG与MgO的共同作用使XM-CCC的气体渗透系数仅为1.47×10^(-12),远低于围岩渗透系数。经济性上,XM-CCC取材方便、制作简单,成本较低,喷涂工艺简单灵活。现场应用结果表明,XM-CCC的涂层均匀、完整,抗开裂与封闭性能较好,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 喷涂堵漏风材料 黄原胶-氧化镁改性 孔隙分析 微观结构 堵漏风机理
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光干涉式甲烷测定器的零级条纹自动定位及性能测试 被引量:2
11
作者 陈成锋 梁运涛 +3 位作者 田富超 董浩喆 冯文彬 何燕文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期830-839,共10页
为克服传统光干涉式甲烷测定器存在肉眼辨别零级条纹所在目镜标尺位置容易产生人为误差的缺点,明确温度和非甲烷气体因素对光干涉式甲烷测定器性能的影响,选择电荷耦合元件(CCD)替代原目镜标尺结构,在CCD获取干涉条纹灰度信息的基础上,... 为克服传统光干涉式甲烷测定器存在肉眼辨别零级条纹所在目镜标尺位置容易产生人为误差的缺点,明确温度和非甲烷气体因素对光干涉式甲烷测定器性能的影响,选择电荷耦合元件(CCD)替代原目镜标尺结构,在CCD获取干涉条纹灰度信息的基础上,采用峰值提取结合高斯拟合来精确定位零级条纹,线性拟合CH_(4)体积分数1%,4%,7%,10%时的零级条纹位移值与体积分数的关系式,并选取了0.494%,0.994%,1.490%和3.940%这4种CH_(4)标气进行测量精度和测量稳定性试验;设置了温度漂移试验,根据零点温度漂移曲线进行二次项温度补偿;理论推导了CO_(2)等煤矿井下常见的非甲烷气体的测定器测量值,并进行了标准气体测试试验。研究结果表明:拟合得到的体积分数计算关系式决定系数R^(2)为0.9987,线性度与理论公式基本一致,可利用未知CH_(4)体积分数引起的位移值来自动计算出体积分数,且试验结果证明改进后的光干涉式甲烷测定器的测量精度高、测量稳定性好,优于技术标准要求;经过二次项温度补偿后零值受温度影响小,零值漂移范围基本集中于±0.05%;检测气样中CO_(2)每增加1%会导致测定器CH_(4)测量值增加1.033%,空气中每减少1%的O_(2)会导致测定器CH_(4)测量值增加0.18%。改进后的光干涉式甲烷测定器与传统测定器相比,实现了零级条纹的自动定位与数字化处理,克服了人为误差大的缺点,提高了测量精度,并减小温度漂移造成的测量误差。 展开更多
关键词 光干涉式 甲烷检测 零级条纹 测量精度 温度补偿
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我国矿井热动力灾害理论研究进展与展望 被引量:46
12
作者 王连聪 梁运涛 罗海珠 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第7期1-9,共9页
为给我国矿井热动力灾害的科学发展提供决策参考,促进我国矿井热动力灾害理论研究与防控技术安全绿色高效发展,对"矿井热动力灾害"进行了定义和分类,分析了我国矿井热动力灾害的特性,总结归纳了我国矿井热动力灾害理论研究的... 为给我国矿井热动力灾害的科学发展提供决策参考,促进我国矿井热动力灾害理论研究与防控技术安全绿色高效发展,对"矿井热动力灾害"进行了定义和分类,分析了我国矿井热动力灾害的特性,总结归纳了我国矿井热动力灾害理论研究的现状与进展,指出我国现阶段矿井热动力灾害理论研究存在以下主要问题:(1)各类热动力灾害间的耦合致灾机理尚不清楚;(2)灾害复杂致灾体系的基础研究尚不深入;(3)灾害叠加效应的理论基础尚不明确,未建立灾害叠加效应防控机制;(4)缺乏继发性灾害发生诱导机制的抑制理论与技术;(5)灾害环境探测技术亟待提高,继发性灾害隐患情况下的应急救援技术不成熟;(6)缺乏高效快速经济的隐蔽灾害探测方法与技术;(7)尚未建立矿井热动力灾害一体化综合防控体系。最后对矿井热动力灾害理论研究的发展方向进行了论述与展望,指出了未来我国矿井热动力灾害理论研究的重点研究领域:(1)灾害复杂体系基础理论;(2)各类灾害之间的耦合致灾机理;(3)灾害叠加效应与继发效应诱导机制;(4)隐蔽致灾因素准确探测理论与技术;(5)灾变期间的应急救援技术;(6)矿井热动力灾害"安全-绿色-高效"一体化综合防控技术体系。 展开更多
关键词 矿井热动力灾害 煤自燃 瓦斯燃烧 瓦斯爆炸 煤尘燃烧 煤尘爆炸
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Characteristics of coal re-oxidation based on microstructural and spectral observation 被引量:22
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作者 liang yuntao Tian Fuchao +1 位作者 Luo Haizhu Tang Hui 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2015年第5期749-754,共6页
In order to investigate the characteristics of re-oxidation of residual coal in goafs in close coal seam mining,scanning electron microscope and infrared spectrometer are used to study the changes of coal microstructu... In order to investigate the characteristics of re-oxidation of residual coal in goafs in close coal seam mining,scanning electron microscope and infrared spectrometer are used to study the changes of coal microstructure and chemical reaction of functional groups of eight coal samples at different ranks.Result shows that after initial oxidation,the surface morphology of pore are different,and the porosity of coal is increased and the oxygen adsorption capacity of coal is improved.The change of coal molecular structure and presence of a large amount of active oxygen-containing functional groups lead to increasing tendency of coal to further oxidation.In addition,the higher lever of the initial oxidation is,the easier the re-oxidation occurs. 展开更多
关键词 Spontaneous combustion of coal RE-OXIDATION Oxidation characteristics Microstructure Infrared spectrum
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Application of ventilation simulation to spontaneous combustion control in underground coal mine:A case study from Bulianta colliery 被引量:12
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作者 liang yuntao Zhang Jian +2 位作者 Ren Ting Wang Zhongwei Song Shuanglin 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2018年第2期231-242,共12页
Spontaneous combustion of residual coal in longwall goaf is a long standing hazard. Airflow leakage into goaf is a major driver to the hazard and this issue deteriorates where longwalls are operating in multiple seams... Spontaneous combustion of residual coal in longwall goaf is a long standing hazard. Airflow leakage into goaf is a major driver to the hazard and this issue deteriorates where longwalls are operating in multiple seams and shallow covers because mining-induced cracks are very likely to draw fresh airflow into goaf due to presence of pressure differential between longwall face and surface. To study the problem more critically, a ventilation simulation package ‘‘Ventsim" is used to conduct a case study from Bulianta colliery. It was found that isolating and pressurizing active longwall panel can mitigate the problem and the pressure differential can be adjusted by varying performance of auxiliary fan and resistance of ventilation regulator. A booster ventilation system can also mitigate the problem by adjusting fan duties. Ventilation simulation is a powerful tool to study spontaneous combustion control in underground coal mine. 展开更多
关键词 Ventilation SIMULATION SPONTANEOUS COMBUSTION LONGWALL operation Pressure DIFFERENTIAL VENTSIM
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煤炭自然发火介尺度分析:从表征体元宏观模型到孔隙微观模型 被引量:18
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作者 梁运涛 王树刚 +3 位作者 蒋爽 胡沛裕 林琦 宋双林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1138-1146,共9页
煤炭自然发火存在明显的介尺度特性,应用介尺度科学理论将煤炭自然发火的微观反应机理与宏观变化特征相关联,有助于推进煤自燃领域的深入研究。首先分析了单煤颗粒、煤颗粒聚团及煤堆3个尺度的区别及相互联系,指出尺度之间正确的信息传... 煤炭自然发火存在明显的介尺度特性,应用介尺度科学理论将煤炭自然发火的微观反应机理与宏观变化特征相关联,有助于推进煤自燃领域的深入研究。首先分析了单煤颗粒、煤颗粒聚团及煤堆3个尺度的区别及相互联系,指出尺度之间正确的信息传递是多尺度模拟的前提,煤自燃领域尺度信息传递的主要方式是"尺度上联"。从数学建模角度提出煤颗粒聚团的本质就是煤堆的表征体元,以表征体元为最小单位的表征体元尺度数值模拟是一种忽略聚团内结构变化的基于宏观数学模型的计算方法,相对应的表征体元内考虑单煤颗粒相互影响的孔隙尺度数值模拟是一种基于微观数学模型的计算方法,由此明确了煤自燃研究中介尺度Ⅱ所在的堆积态煤体层次的物理过程与数学概念。其次基于表征体元尺度的定义,考虑瞬时孔隙率和高温辐射换热特征,建立了连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和浓度方程,简述了求解过程,指出需要由孔隙尺度模型获取的参数有孔隙率、渗透率、对流换热系数等。接着论述了基于格子玻尔兹曼方程、考虑内部孔隙结构的孔隙尺度微观模型,并用实例展示了采用工业CT技术获取煤岩体孔隙物理结构、3维数字重构及表征体元提取的步骤。最后利用不同尺度之间参数的本构关系,提出从孔隙尺度获取宏观控制方程中孔隙率、渗透率、惯性系数和对流换热系数的尺度上联方法,从数学上实现了孔隙尺度微观模型到表征体元尺度宏观模型之间的信息传递,从而完成了从孔隙尺度到表征体元尺度的多尺度物理建模和数学建模。 展开更多
关键词 煤炭自然发火 介尺度 表征体元 孔隙 尺度上联
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煤自然发火过程颗粒堆积体结构形态演化实验研究 被引量:10
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作者 梁运涛 辛全昊 +3 位作者 王树刚 胡沛裕 蒋爽 宋双林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1398-1405,共8页
在煤炭开采、储存及运输过程中,煤炭常以颗粒堆积体的形式暴露于氧化环境之中,煤颗粒堆积结构直接影响了堆积体内高温火源的形成与蔓延规律,是形成非控制灾害的关键影响因素之一。煤自然发火过程中堆积结构形态演化规律研究对煤堆内高... 在煤炭开采、储存及运输过程中,煤炭常以颗粒堆积体的形式暴露于氧化环境之中,煤颗粒堆积结构直接影响了堆积体内高温火源的形成与蔓延规律,是形成非控制灾害的关键影响因素之一。煤自然发火过程中堆积结构形态演化规律研究对煤堆内高温火源预测及煤矿火灾防控具有重要意义。以马道头矿8404工作面的煤样为研究对象,制备了5组不同氧化温度下的堆积试样,利用微焦显微Computed Tomography(CT)实验平台对试样进行显微断层扫描。获得显微断层CT图像序列后,采用几何均值滤波算法与大津算法(Otsu Method)对显微断层序列进行图像处理,降低原始图像中的噪声并将其转化为二值图像序列。基于处理后的二值图像序列,应用三维重构算法重构了各组试样堆积结构。定量分析了煤颗粒堆积体孔隙率、颗粒体积、颗粒表面积等结构参数的演化规律。研究结果表明:随着氧化温度升高,煤颗粒堆积体孔隙率、颗粒数量与平均颗粒比表面积增大,平均颗粒体积与表面积减少,其中300~400℃温度段的变化最明显,300℃与400℃时堆积结构内平均颗粒体积分别为14.95与2.50 mm^3;平均颗粒表面积为36.17与9.13 mm^2;煤颗粒堆积体孔隙率变化与煤颗粒形态变化有关,实验煤样两者变化阈值均在300℃附近,当氧化温度高于此阈值时,煤颗粒堆积体内颗粒裂解加剧,孔隙结构连通性提高,氧化过程更加剧烈。 展开更多
关键词 煤自然发火 CT 三维重构 孔隙结构
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遗煤二次氧化对复合采空区气体浓度场影响 被引量:5
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作者 孙勇 王树刚 +2 位作者 胡沛裕 梁运涛 张德鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期139-148,共10页
复合采空区内氧化遗煤发生二次氧化是近年来引发煤矿内因火灾的重要原因之一。从气体浓度场的角度定量分析遗煤二次氧化对复合采空区自然发火的影响,是制定重复采动影响下复合采空区防灭火方案的理论基础,对于煤矿安全生产具有重要意义... 复合采空区内氧化遗煤发生二次氧化是近年来引发煤矿内因火灾的重要原因之一。从气体浓度场的角度定量分析遗煤二次氧化对复合采空区自然发火的影响,是制定重复采动影响下复合采空区防灭火方案的理论基础,对于煤矿安全生产具有重要意义。以内蒙古平庄能源股份有限公司六家煤矿近距离煤层开采的SIIN_(2)6-9工作面为工程背景,现场采集本煤层原始遗煤与上覆煤层垮落氧化遗煤并制备实验煤样,利用等温差引领升温方法实验测试了2种煤样的宏观自燃特性。实验结果表明:现场采集氧化遗煤二次氧化过程处于激活阶段,煤氧反应更加活跃;相同温度与氧浓度条件下,氧化遗煤耗氧与CO生成速率更高。根据现场采集煤样的宏观自燃特性实验结果,提出采空区多种遗煤氧化情况的煤氧反应源项计算方法,建立了动态推进条件下采空区多种遗煤自然发火过程的数值预测模型。通过对比氧气与CO体积分数的束管监测数据与数值模拟结果,验证了所建立数值模型的可靠性。数值模拟结果显示:上覆采空区遗煤二次氧化增加了采空区遗煤耗氧和CO生成速率,在遗煤二次氧化作用下采空区内氧化带位置较单一煤层采空区向工作面移动约27 m,最大CO体积分数提高了30%。上覆采空区氧化遗煤二次氧化是不可忽略的自燃火灾潜在威胁。 展开更多
关键词 二次氧化 自然发火 数值模拟 氧化速率
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煤矿火区发展蔓延尺度上联方法研究:从单煤颗粒尺度到采空区尺度 被引量:1
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作者 梁运涛 胡沛裕 +3 位作者 王树刚 蒋爽 宋双林 田富超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期777-784,共8页
煤矿高温火区发展蔓延过程具有明显的介尺度特性。基于第一性原理,讨论煤矿高温火区发展过程中,介尺度对微观传热机理与宏观能量迁移现象的关联作用,有助于推动煤自燃及热动力灾害领域的深入研究。首先,采用离散元方法(DEM)模拟煤颗粒... 煤矿高温火区发展蔓延过程具有明显的介尺度特性。基于第一性原理,讨论煤矿高温火区发展过程中,介尺度对微观传热机理与宏观能量迁移现象的关联作用,有助于推动煤自燃及热动力灾害领域的深入研究。首先,采用离散元方法(DEM)模拟煤颗粒下落、堆积及压实过程,建立数字堆积结构;基于单煤颗粒尺度与采空区尺度之间的介尺度Ⅱ,建立煤颗粒堆积体内流动及换热过程的计算模型,经过实验验证该模型温度场预测平均误差小于1.77%,具有较高精度。其次,以所建立的颗粒堆积结构及相关数值计算为基础,发展了适用于煤矿隐蔽火源发展蔓延规律研究的有效导热系数尺度上联方法。此方法以温度场数值计算结果为基础,以最小二乘优化算法为核心,有效导热系数计算结果可以准确预测真实温度分布,有效地实现了单煤颗粒尺度到采空区尺度的信息传递。再次,计算了有效导热系数在颗粒雷诺数(Re_(p))介于3~6000区间内的变化规律,结果表明有效导热系数在该范围内与Re_(p)成线性关系。最后,提出了采空区内有效导热系数尺度上联经验公式。在其适用范围内(3<Re_(p)<6000),该公式平均误差为7.17%;针对采空区内实际情况(Re_(p)<200),该公式平均误差为4.50%。 展开更多
关键词 尺度上联 介尺度 颗粒堆积体 有效导热系数
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水下航行体航行数据可视化回放技术研究 被引量:3
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作者 梁云涛 莫剑飞 戴鹏睿 《舰船电子工程》 2021年第1期98-102,共5页
针对现有水下航行体航行数据回放以二维图表为主、显示效果不直观的问题,采用数据动态可视化技术,提出了一种以三维场景为主,结合二维图表、语音播报等多种形式的数据回放方法,该方法基于vieWTerra平台构建三维场景,通过标注数据特征点... 针对现有水下航行体航行数据回放以二维图表为主、显示效果不直观的问题,采用数据动态可视化技术,提出了一种以三维场景为主,结合二维图表、语音播报等多种形式的数据回放方法,该方法基于vieWTerra平台构建三维场景,通过标注数据特征点的进程回放控制实现数据回放的暂停/继续、加速/减速、快进/快退等功能。实践证明,采用该方法构建的数据回放平台,重现了航行体水下航行过程,为航行任务的执行情况提供了科学有效的分析依据。 展开更多
关键词 数据回放 动态可视化 三维建模 进程控制
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