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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:7
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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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采空区煤自燃与瓦斯复合灾害防控研究进展及挑战 被引量:13
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作者 秦波涛 马东 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期392-408,共17页
采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了... 采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了复合灾害具有耦合性、隐蔽性、不确定性、动态性、继发性和严重性的主要特征;提出了复合灾害防控技术体系,系统阐述了目前我国在煤自燃与瓦斯复合灾害动态演化特性、复合灾害辨识与预警技术、采空区绿色高效防灭火技术、复合灾害惰化抑爆技术和复合灾害应急处置技术等方面的最新研究成果及进展。但是,随着我国煤矿开采深度和强度的增大,开采环境发生剧烈变化,采空区复合灾害问题也日趋严重复杂,采空区煤自燃诱发瓦斯爆炸的重特大事故仍时有发生。针对采空区煤自燃与瓦斯复合灾害高效防控的迫切需求,通过分析最近发生的采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故,凝练出复合灾害耦合致灾风险的精准预判与评估、复合灾害信息的精准获取、封闭区域的合理选择、灾害区域的精准定位和智能定向处置是当前复合灾害高效防控面临的四大挑战,并提出了相应的研究方向和内容,为防范与遏制采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故、保障我国煤炭安全高效开采提供借鉴。 展开更多
关键词 采空区 复合灾害 煤炭自燃 瓦斯爆炸 灾害防控
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基于YOLO的矿井外因火灾早期识别轻量化算法
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作者 王凯 卢锋 +3 位作者 王纪硕 黄露露 王炎林 马艳飞 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4194-4206,共13页
煤矿井下外因火灾致灾因素众多且一旦发火致灾后果严重,火灾隐患的早期识别与处置成为风险防控的有效手段,但井下环境干扰因素繁多,且当前无公开的煤矿井下外因火灾数据集,使得现有目标检测算法对外因火灾早期识别的速度与检测精度面临... 煤矿井下外因火灾致灾因素众多且一旦发火致灾后果严重,火灾隐患的早期识别与处置成为风险防控的有效手段,但井下环境干扰因素繁多,且当前无公开的煤矿井下外因火灾数据集,使得现有目标检测算法对外因火灾早期识别的速度与检测精度面临诸多挑战。为解决矿井复杂环境下外因火灾早期难以精准识别的难题,基于You Only Look Once v8s(YOLOv8s)将DCNv3可变形卷积模块嵌入到特征提取网络中,引入RepGFPN重参数化特征金字塔,并添加P_(2)小目标检测层等措施构建了Ⅵ–YOLO模型,同时构建了6400张多场景火灾图像、矿井无火图像和矿井模拟火灾图像的可见光火灾探测数据集。通过开展Ⅵ–YOLO模型与其他主流单阶段目标检测算法对比实验,基于OpenⅥNO与TensorRT对Ⅵ–YOLO模型进行推理加速,验证了模型在CPU设备和GPU设备部署应用的可行性,并将模型部署于低算力平台Jetson Nano B01中,验证了边缘端部署的可行性。结果表明,Ⅵ–YOLO模型相比基线模型mAP@0.5提升了2.4%,召回率提升0.8%,多尺度火灾特征的有效检测能力更佳;Ⅵ–YOLO模型mAP@0.5达90.1%,大幅超越同类单阶段目标检测算法,Ⅵ–YOLO模型检测速度为25 f/s,满足了井下视觉区域内火灾实时检测需求;在OpenⅥNO框架进行结构优化和模型精度量化后,半精度模型的推理时间为49.6 ms,减少了301.9 ms,检测速度达到19 f/s,速度提升约6.3倍;在TensorRT框架进行结构优化和模型精度量化,半精度模型的推理时间为4.6 ms,减少了32.4 ms,检测速度为118 f/s,速度提升4.7倍;在Jetson Nano B01部署及TensorRT框架下,单精度模型推理速度提升至12.3 f/s,mAP@0.5为97.6%,半精度模型推理速度提升至15.2 f/s,mAP@0.5为97.5%,为模型在CPU、GPU设备和低算力设备的部署应用提供了新思路。 展开更多
关键词 YOLOv8 外因火灾 可变形卷积 小目标检测 推理加速
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磷酸铁锂电动自行车火灾燃烧特性研究
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作者 侯亚楠 靳新斌 +5 位作者 王志诚 李凌 林晓晔 王永逸 侯正波 丁伟 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第9期124-132,共9页
为研究磷酸铁锂电池热失控导致电动自行车整车燃烧的燃烧特性,采用ISO 9705标准量热仪,开展48 V/20 Ah磷酸铁锂电动自行车全尺寸燃烧实验,分析动力电池热失控和车身燃烧发展过程、温度分布、热释放速率等典型燃烧特性。研究结果表明:磷... 为研究磷酸铁锂电池热失控导致电动自行车整车燃烧的燃烧特性,采用ISO 9705标准量热仪,开展48 V/20 Ah磷酸铁锂电动自行车全尺寸燃烧实验,分析动力电池热失控和车身燃烧发展过程、温度分布、热释放速率等典型燃烧特性。研究结果表明:磷酸铁锂电池在加热675 s后发生泄压,整车在点火2162 s后燃烧结束。电动自行车前座椅,后座椅,后轮胎,前轮胎在点火153,273,422,840 s后被引燃。点火后151 s,测得电池最高温度为780.1℃,点火后184 s,座椅前罩处测得车身最高温度为860.8℃,对应热释放速率为194.68 kW,110.67 kW;在电动自行车燃烧过程中,通过热电偶矩阵测得车身上方最高温度约为260℃,此时对应的热释放速率为140.68 kW;通过ISO 9705标准量热仪,测得磷酸铁锂电动自行车热释放速率峰值为319.43 kW,总释放热量为202.2 MJ。研究结果可为优化磷酸铁锂电动自行车防灭火技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 电动自行车 磷酸铁锂电池 热失控 燃烧特性 温度分布
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基于全尺寸火灾实验的单室轰燃温升模型 被引量:5
5
作者 张磊 朱国庆 赵国祥 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2013年第8期821-825,共5页
基于全尺寸室内实体火灾实验,建立单室轰燃温升模型。在徐州市某化工厂一办公室内进行轰燃火灾实验,观察实验中的轰燃现象并记录室内温度变化;选取房间内烟气为研究对象,分析热量平衡关系建立单室轰燃温升模型;利用数值方法求解该模型... 基于全尺寸室内实体火灾实验,建立单室轰燃温升模型。在徐州市某化工厂一办公室内进行轰燃火灾实验,观察实验中的轰燃现象并记录室内温度变化;选取房间内烟气为研究对象,分析热量平衡关系建立单室轰燃温升模型;利用数值方法求解该模型并与实验结果比较,判定单室轰燃温升模型的准确性。结果表明:将室内烟气视为均匀体所建立的单室轰燃温升模型能够准确模拟室内火灾温升过程,为轰燃后建筑物材料和结构的受损评估提供依据。 展开更多
关键词 单室火灾 全尺寸实验 轰燃 温升模型
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新元煤矿瓦斯抽采系统优化 被引量:7
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作者 赵飞 杨胜强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第1期15-22,共8页
针对新元煤矿瓦斯抽采系统长期存在瓦斯抽采体积分数低、抽采负压不合理等问题,优化并建立了一套瓦斯抽采系统评价指标体系及模型。通过测定矿井瓦斯抽采系统参数,并基于实测参数分析,总结出该矿井瓦斯抽采系统的运行规律,同时运用层次... 针对新元煤矿瓦斯抽采系统长期存在瓦斯抽采体积分数低、抽采负压不合理等问题,优化并建立了一套瓦斯抽采系统评价指标体系及模型。通过测定矿井瓦斯抽采系统参数,并基于实测参数分析,总结出该矿井瓦斯抽采系统的运行规律,同时运用层次分析法、模糊评价法建立了评价指标体系及模型,并对矿井进行评价。最后结合矿井的评价结果及运行状态、规律的分析提出了相应的优化措施,成功解决了煤矿瓦斯抽采系统存在瓦斯抽采体积分数较低、处于爆炸极限范围等问题,提高了瓦斯抽采的效率及安全性。 展开更多
关键词 瓦斯抽采系统 瓦斯参数测定 评价体系 系统优化
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煤自燃气体特征及其对瓦斯爆炸下限影响实验研究 被引量:7
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作者 顾周杰 刘贞堂 +3 位作者 刘浩雄 钱继发 林松 李晓亮 《工矿自动化》 北大核心 2019年第11期59-64,69,共7页
现有研究大多从煤自燃单组分气体或部分组分混合气体角度对瓦斯爆炸极限进行分析,而对煤自燃过程中不同阶段产生的混合气体对瓦斯爆炸极限的影响分析不足,对煤自燃与瓦斯爆炸的耦合致灾开展的实验研究较少。针对上述问题,通过模拟煤自... 现有研究大多从煤自燃单组分气体或部分组分混合气体角度对瓦斯爆炸极限进行分析,而对煤自燃过程中不同阶段产生的混合气体对瓦斯爆炸极限的影响分析不足,对煤自燃与瓦斯爆炸的耦合致灾开展的实验研究较少。针对上述问题,通过模拟煤自燃实验装置研究了煤自燃过程中气体生成特征规律;采用20L球形爆炸装置对瓦斯混合煤自燃各个阶段生成气体进行实验,研究了煤自燃气体对瓦斯爆炸下限的影响。实验结果表明,实验煤样自燃过程中产生的可燃性气体主要为CH4,CO,C2H4,C2H6,C2H2等,其中CH4和CO体积分数最高,最高体积分数分别为0.75%和0.37%;煤自燃不同阶段产生的可燃性气体含量随自燃时间的增加和温度的升高均呈现增大趋势,煤自燃加热初期,温度小于80℃主要产生了CH4,CO可燃性气体,CO可以作为煤自燃缓慢氧化阶段的标志气体;随着自燃时间的持续,温度超过80℃后,开始产生C2H4和C2H6,随后逐渐产生C3H8气体,C2H4的出现表明煤氧化进入了加速阶段;煤氧化自燃后期,大约到220℃时出现C2H2,此时煤进入激烈氧化阶段;低体积分数的CO能抑制瓦斯爆炸,高体积分数CO能促进瓦斯爆炸,导致爆炸压力变大,爆炸下限降低;煤自燃过程中产生的混合气体增大了瓦斯爆炸压力,爆炸下限最大降低了0.55%,瓦斯爆炸的危险性变大。 展开更多
关键词 煤自燃气体特征 煤自燃与瓦斯爆炸耦合致灾 瓦斯爆炸极限 瓦斯爆炸压力 瓦斯爆炸下限
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不同变质程度煤体瓦斯解吸迟滞特征实验研究 被引量:8
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作者 陆壮 王亮 +1 位作者 聂雷 高瑾 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期88-95,132,共9页
煤体瓦斯解吸过程与吸附过程相比不具有完全可逆性,解吸相对吸附存在迟滞特征,需要对瓦斯解吸迟滞特征及其相关影响因素进行系统研究。在合理选择拟合模型的基础上,利用煤体瓦斯吸附与解吸动力学实验装置分别开展了煤样在不同变质程度... 煤体瓦斯解吸过程与吸附过程相比不具有完全可逆性,解吸相对吸附存在迟滞特征,需要对瓦斯解吸迟滞特征及其相关影响因素进行系统研究。在合理选择拟合模型的基础上,利用煤体瓦斯吸附与解吸动力学实验装置分别开展了煤样在不同变质程度、不同含水率、不同温度和不同粒径下的瓦斯吸附和解吸实验,得到了瓦斯吸附和解吸曲线,计算了不同条件下煤体瓦斯的解吸迟滞系数。结果表明:随着变质程度增加,瓦斯解吸迟滞系数和迟滞面积先减小后增大,解吸迟滞程度呈现“U”型变化;随着煤样水分含量增大,瓦斯解吸迟滞系数和迟滞面积减小,瓦斯解吸迟滞程度减弱;随着实验温度升高,瓦斯解吸迟滞系数和迟滞面积减小,瓦斯解吸迟滞程度减弱;随着煤样粒径减小,瓦斯解吸迟滞系数和迟滞面积减小,瓦斯解吸迟滞程度减弱。解吸迟滞特征会对瓦斯含量直接法测定和吸附常数测定产生负面影响。 展开更多
关键词 吸附 解吸 迟滞特征 变质程度 孔隙结构
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含瓦斯煤受载损伤演化声发射特性实验研究 被引量:2
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作者 钮月 李忠辉 +5 位作者 王红浩 王佳丽 刘帅杰 殷山 孔艳慧 洪森 《工矿自动化》 北大核心 2016年第6期37-41,共5页
搭建了含瓦斯煤单轴压缩信息采集系统,测试了煤样受载破坏过程中声发射及力学特性参数的变化,并对煤岩损伤演化模型及声发射特性进行了深入的分析研究。研究结果表明,含瓦斯煤在受载破坏过程中能够产生声发射信号,在受载前期声发射信号... 搭建了含瓦斯煤单轴压缩信息采集系统,测试了煤样受载破坏过程中声发射及力学特性参数的变化,并对煤岩损伤演化模型及声发射特性进行了深入的分析研究。研究结果表明,含瓦斯煤在受载破坏过程中能够产生声发射信号,在受载前期声发射信号较少,受载后期较多,载荷峰值附近声发射信号达到最大值;声发射脉冲数及能量与载荷的变化趋势一致,能够直观地反映含瓦斯煤损伤程度;基于声发射特性参数的损伤演化模型,根据声发射脉冲数及能量所计算的损伤值与实测值变化趋势基本一致;作为前兆信息,声发射信号能够表征煤岩损伤演化规律,反映煤岩受载破坏状态。该研究成果将为现场煤岩瓦斯动力灾害的监测及预防提供参考。信号能够表征煤岩损伤演化规律,反映煤岩受载破坏状态。该研究成果将为现场煤岩瓦斯动力灾害的监测及预防提供参考。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 受载损伤 声发射特性 演化规律 力学参数 监测预警
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煤矸石在绿色矿山建设中的规模化利用技术研究进展 被引量:5
10
作者 史全林 龙力华 +2 位作者 杨前 王少辉 谢大伟 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期113-125,共13页
【背景】我国煤矸石固废产量大、堆存量持续增加,长期堆放会造成土地资源的浪费且污染矿区环境。利用煤矸石制备高附加值化工产品、提取有用元素等固废处理方式,存在消纳能力不足等问题,难以满足大宗固废规模化处置利用和绿色矿山建设... 【背景】我国煤矸石固废产量大、堆存量持续增加,长期堆放会造成土地资源的浪费且污染矿区环境。利用煤矸石制备高附加值化工产品、提取有用元素等固废处理方式,存在消纳能力不足等问题,难以满足大宗固废规模化处置利用和绿色矿山建设要求。【进展】煤矸石在矿区复垦、井下充填等领域综合利用,是实现其规模化处置利用的重要发展方向。系统总结了煤矸石的物理化学特性及其资源属性,并分析了煤矸石长期堆放对矿区大气、土壤、水体等影响;以绿色矿山建设为出发点,重点介绍了煤矸石作为塌陷区复垦、地聚物注浆、固体充填、膏体充填及似膏体充填等材料的固废规模化处置与利用技术的原理、发展及应用效果。发现煤矸石复垦材料能够改善土壤性质、促进植物生长,但存在短期内重金属迁移污染环境等问题;煤矸石作为地聚物注浆材料实现了煤矸石重金属物质的有效固化,降低了重金属元素释放对环境的危害;煤矸石固体充填技术具有煤矸石处理工艺简便、辅助材料使用少的优势,但面临充填效果不均匀、污染地下水等挑战;归纳了煤矸石膏体充填材料、似膏体充填材料的原料配方及流动性优势,分析了材料的微观水化机理与流动特性,为矿井充填开采提供了关键技术支撑。最后提出目前煤矸石存在活性难以充分激发并利用、应用缺乏前期分类预处理、井下充填注浆利用成本高以及规模化利用缺乏激励性政策支持等问题。【展望】为进一步推动煤矸石在矿区的安全高效、风险可控及规模化利用,未来将重点围绕煤矸石低成本复合活化方法、煤矸石固废利用过程环境友好性评估、煤矸石矿化封存CO_(2)与负碳利用等开展研究,为煤矸石“绿色−高效−高值”综合利用路径发展提供思路,提高煤矸石的规模化利用和风险防范能力,促进固废利用与绿色矿山建设的协同发展。 展开更多
关键词 绿色矿山 煤矸石 固废利用 复垦 充填 活化 负碳
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超声处理辅助粉煤灰浸出钙离子矿化CO_(2)及其产物防灭火特性 被引量:1
11
作者 史全林 秦波涛 孙永江 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1034-1046,共13页
利用粉煤灰浆液矿化捕集CO_(2),并利用矿化浆液防控采空区煤自燃,能够实现减污降碳与灾害治理的双重效果。针对当前粉煤灰矿化CO_(2)过程钙离子浸出速率慢、矿化量小等问题,提出利用超声波加速粉煤灰浸出钙离子、强化粉煤灰矿化CO_(2)... 利用粉煤灰浆液矿化捕集CO_(2),并利用矿化浆液防控采空区煤自燃,能够实现减污降碳与灾害治理的双重效果。针对当前粉煤灰矿化CO_(2)过程钙离子浸出速率慢、矿化量小等问题,提出利用超声波加速粉煤灰浸出钙离子、强化粉煤灰矿化CO_(2)效能的思路,利用离子色谱仪研究低钙粉煤灰和高钙粉煤灰浆液中钙离子的浸出规律,采用低温N2吸附法和SEM-EDS技术分析超声波对粉煤灰颗粒结构的改变作用,借助CO_(2)吸附与矿化反应实验系统测定超声波对粉煤灰矿化CO_(2)的强化效果,探究超声波强化粉煤灰钙离子浸出的原理。试验结果表明:粉煤灰直接浸出Ca^(2+)速率十分缓慢,直至30 d达到浸出平衡;经过超声波强化处理后,30 min时Ca^(2+)浓度即可达到静置状态30 d时的浸出水平,表明超声波显著提高了粉煤灰Ca^(2+)的浸出速率。此外,经过超声波强化处理后,低钙和高钙粉煤灰的比表面积分别增加了23.71%和184.71%,表明超声波的空化效应能够破坏粉煤灰颗粒之间的聚集和粘附,使得颗粒被细化、孔隙结构发育,促进了粉煤灰与水之间的Ca^(2+)浸出等传质过程;矿化试验结果表明:低钙和高钙粉煤灰经超声波处理改性后,与未处理的原始粉煤灰相比矿化量分别增长了410%和22%,达到7.66 g/kg和82.02 g/kg,表明超声波增强了粉煤灰对CO_(2)的矿化效果。在此基础上,利用粉煤灰浆液矿化CO_(2)产物防控采空区煤自燃,与原始粉煤灰处理煤样的放热量相比,矿化产物处理煤样的放热量分别降低3.32%和14.24%,表明矿化产物具有更优异的煤自燃抑制特性。 展开更多
关键词 煤自燃 粉煤灰 矿化 超声波 强化
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竖井间距对烟囱效应极限高度的影响研究 被引量:1
12
作者 刘洪永 武昕宇 +1 位作者 罗劭翔 张佳庆 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第1期62-67,73,共7页
为深入研究火灾发生时竖井间距对竖井烟囱效应极限高度的影响规律,通过FDS软件对5 MW下的隧道火灾进行模拟,共设置4种不同的竖井截面尺寸和5种不同的竖井间距,模拟竖井间距对烟囱效应极限高度的影响。结果表明,随着竖井间距的增大,烟囱... 为深入研究火灾发生时竖井间距对竖井烟囱效应极限高度的影响规律,通过FDS软件对5 MW下的隧道火灾进行模拟,共设置4种不同的竖井截面尺寸和5种不同的竖井间距,模拟竖井间距对烟囱效应极限高度的影响。结果表明,随着竖井间距的增大,烟囱效应极限高度逐渐减小;此外,随着竖井截面尺寸增加,竖井间距对烟囱效应极限高度的影响显著增大。基于模拟数据得到了竖井烟囱效应极限高度z与竖井间距x和竖井截面边长y的数学模型,并进行模拟验证。该数学模型可以估算相同环境下,60 m≤x≤240 m,0.5 m≤y≤2.5 m时竖井烟囱效应的极限高度。研究结果不仅可以为自然通风竖井设计提供指导,同时也为相关领域自然通风系统排烟口的设计提供重要参考。 展开更多
关键词 安全工程 竖井间距 烟囱效应 极限高度 数值模拟
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辐射与明火作用下导线铜芯表面变色特征研究
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作者 刘洪永 罗劭翔 +2 位作者 武昕宇 张佳庆 王苾钰 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第3期293-298,305,共7页
铜导线特征在火灾事故调查中应用广泛。采用GSL-1100X型管式炉辐射加热和正庚烷明火加热两种工况,将铜导线加热至100~1000℃的温度,通过炉冷、自然冷却和水冷却的方式降至常温。运用MATLAB软件,基于前景辅助K均值算法聚类识别照片中的... 铜导线特征在火灾事故调查中应用广泛。采用GSL-1100X型管式炉辐射加热和正庚烷明火加热两种工况,将铜导线加热至100~1000℃的温度,通过炉冷、自然冷却和水冷却的方式降至常温。运用MATLAB软件,基于前景辅助K均值算法聚类识别照片中的导线的L*a*b*颜色,定量分析导线铜芯表面颜色与受热、冷却条件的关系。结果表明:导线铜芯表面颜色随温度升高先由暗金色变为黑色,再变为红色,最后变为深灰色;明火加热工况相较于辐射加热工况整体颜色变化存在滞后;明火加热工况中,水冷却的颜色相较于自然冷却的颜色偏青色且变化较小。通过上述分析,提出一种基于导线铜芯表面颜色的火灾现场事故调查的思路,为火灾快速勘验提供参考。 展开更多
关键词 火灾物证 辐射加热 明火加热 铜导线 变色特征
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火源位置影响冷通道封闭数据中心烟气扩散规律 被引量:1
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作者 贾可 史波波 龙海帆 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第5期2168-2174,共7页
冷通道封闭系统凭借其降温效率与成本方面的优势,越来越多地被应用于新型数据中心建设之中。由于封闭通道通风受限,一旦发生火灾,热烟气难以及时排出,会严重威胁数据中心设备及人员的安全,但目前数据中心常用线缆的火灾危险性缺乏实验... 冷通道封闭系统凭借其降温效率与成本方面的优势,越来越多地被应用于新型数据中心建设之中。由于封闭通道通风受限,一旦发生火灾,热烟气难以及时排出,会严重威胁数据中心设备及人员的安全,但目前数据中心常用线缆的火灾危险性缺乏实验数据和理论依据。利用Pyrosim软件构建冷封闭通道数据中心机房全尺寸物理模型,基于火灾动力学模拟器(fire dynamics simulator,FDS)数值模拟软件建立全尺寸火灾模型,模拟分析不同火源位置对烟气蔓延、能见度以及温度等火灾参数变化规律的影响。结果表明:当活动地板下方发生火灾,即最大热释放速率达到2000 kW时,烟气在机房空调风流与活动地板的影响下会比机柜起火更快充满整个机房,安全出口测点处能见度低于10 m的时间比机柜内侧着火早60 s;同时受空调风流与穿孔瓷砖影响,机柜内侧温度快速达到临界值,火灾危险性更大。研究成果可为冷通道封闭数据中心消防系统设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 数据中心 冷通道封闭 数值模拟 烟气蔓延 FDS
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煤自燃过程特性及防治技术研究进展 被引量:164
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作者 秦波涛 仲晓星 +2 位作者 王德明 辛海会 史全林 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期66-99,共34页
煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭... 煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。 展开更多
关键词 煤自燃 煤低温氧化 火源辨识 防灭火
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高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究 被引量:60
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作者 杨胜强 秦毅 +2 位作者 孙家伟 蒋春林 伦嘉云 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1094-1101,共8页
为解决高瓦斯易自燃煤层安全生产过程中的关键难题,结合阳泉矿区石港矿实际情况,利用实验室试验、理论分析和现场实测相结合的方法对高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理进行研究。结果表明:高瓦斯易自燃煤体在含瓦斯风流不同瓦斯... 为解决高瓦斯易自燃煤层安全生产过程中的关键难题,结合阳泉矿区石港矿实际情况,利用实验室试验、理论分析和现场实测相结合的方法对高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理进行研究。结果表明:高瓦斯易自燃煤体在含瓦斯风流不同瓦斯体积分数条件下,氧化产物总体上呈现"滞缓效应",而在等温条件下,随着CH4体积分数的增加煤自燃氧化产物总体上呈现"抑制效应";立体抽采条件下采空区漏风使得自燃"三带"范围变宽,同时利用高抽巷和尾巷CO体积分数可进行采空区自然发火预测,将自然发火划分为两个阶段;高瓦斯易自燃采空区立体抽采条件下散热带可采用氧气氮气体积比等于0.221来进行划分,自燃带仍可采用氧气体积分数5%来进行划分。 展开更多
关键词 高瓦斯易自燃煤层 滞缓效应 抑制效应 自然发火预测 自燃“三带”
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综掘工作面干式过滤除尘技术实验研究及实践 被引量:47
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作者 周福宝 李建龙 +1 位作者 李世航 王飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期639-645,共7页
煤矿粉尘易诱发严重的矿工尘肺病和煤尘爆炸,然而现有的湿式除尘技术净化效率普遍不高。针对煤矿综掘工作面环境条件特点,分析认为应用于综掘工作面的干式除尘技术的主要影响因素为空气喷雾、清灰均匀性以及清灰策略等。为此,构建了干... 煤矿粉尘易诱发严重的矿工尘肺病和煤尘爆炸,然而现有的湿式除尘技术净化效率普遍不高。针对煤矿综掘工作面环境条件特点,分析认为应用于综掘工作面的干式除尘技术的主要影响因素为空气喷雾、清灰均匀性以及清灰策略等。为此,构建了干式过滤除尘实验系统和样机,测试发现适度的喷雾量(2 200 m L/min)有利于提高过滤性能;滤筒内安装正椎体或柱锥体可以改善喷吹流场;而正序和逆序清灰策略则分别更有利于改善清灰效果和降低粉尘排放浓度。研制了KCG-200D干式除尘器并应用于葛泉煤矿,现场全尘和呼尘除尘效率分别为97.39%和96.41%。 展开更多
关键词 综掘工作面 干式除尘 过滤 喷雾 清灰均匀性 清灰策略
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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:62
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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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煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统研究 被引量:42
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作者 邱黎明 李忠辉 +3 位作者 王恩元 刘贞堂 张酉年 夏善奎 《工矿自动化》 北大核心 2018年第1期17-21,共5页
针对目前煤与瓦斯突出预警在自动化程度、准确性等方面的需求,开发了煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统,介绍了系统构成及信号监测、干扰识别、信号传输、预警准则等关键技术。该系统以声发射、电磁辐射和瓦斯浓度为预警指标,可实现对... 针对目前煤与瓦斯突出预警在自动化程度、准确性等方面的需求,开发了煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统,介绍了系统构成及信号监测、干扰识别、信号传输、预警准则等关键技术。该系统以声发射、电磁辐射和瓦斯浓度为预警指标,可实现对突出演化过程声-电-瓦斯信号的远程监测和综合预警,并能够根据机电设备开停信息自动识别与滤除干扰信号,提高了煤与瓦斯突出预警的准确性。应用结果表明,该系统具有较高的预警准确性,可提前8~24h捕捉到煤与瓦斯突出危险信息。 展开更多
关键词 煤炭开采 煤与瓦斯突出 突出监测预警 多指标综合预警 声发射 电磁辐射 瓦斯浓度 干扰识别
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基于热-流-固体系参数演变的煤与瓦斯突出能量演化 被引量:24
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作者 许江 周斌 +4 位作者 彭守建 闫发志 程亮 杨威 杨文健 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期213-222,共10页
基于气固耦合作用条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的温度-气压-应力体系演化过程,从热力系统能量守恒的思想出发,探讨了突出过程中多变指数的实时演化,并根据动态变化的多变指数推导出了多变过程中的瓦斯膨胀能... 基于气固耦合作用条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的温度-气压-应力体系演化过程,从热力系统能量守恒的思想出发,探讨了突出过程中多变指数的实时演化,并根据动态变化的多变指数推导出了多变过程中的瓦斯膨胀能的计算方法,在此基础上讨论了突出过程中的能量释放问题。研究结果表明:煤体不同区域的应力变化在突出过程中共呈现3种类型,即:初始下降—波动升降—平稳回升型、初始上升—小幅下降—平稳回升型和小幅下降—平稳回升型;煤体内瓦斯压力变化过程呈现两种类型,即:初始下降—波动升降—平稳下降型与平稳下降型;煤体温度则在突出过程中表现为单一的持续下降过程。煤体卸压区和应力集中区在突出前期为定温-定压-定熵相互转换的多变过程,突出中期为定温过程,突出后期为定温-定压相互转换多变的过程;应力升高区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期主要表现为定温过程;原岩应力区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期处于一个定温-定压-定熵相互转换的多变过程。突出过程中煤体的弹性应变能释放主要来自于应力集中区和应力升高区,煤体内各区域的弹性应变能的释放都会经历一个下降随后回升的现象,且该过程中各区域的弹性能不会一次性完全释放。突出过程中越靠近工作面区域释放的瓦斯膨胀能越大,膨胀能的释放并不是一个连续的过程,而是呈现阶段波动式,这种波动在突出后期尤为明显。根据本文的研究,在煤体物理力学性质确定的前提下,单独释放弹性应变能或瓦斯膨胀能都可以达到降低突出发生风险的目的,若同时对两者进行处理,则突出风险降低的概率更大。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 瓦斯膨胀能 应变能 多变过程 能量释放
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