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水耦合作用下高压空气冲击煤岩破裂规律与声发射响应试验研究 被引量:1
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作者 马衍坤 张正锐 张纪辉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期1-10,29,共11页
为探寻煤岩体高效致裂新技术,提出了水耦合作用下高压空气冲击致裂煤岩的思路,利用自主研发的高压空气冲击致裂煤岩体真三轴试验系统,设计了五种钻孔不耦合系数(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0),开展了水耦合作用下高压空气冲击致裂煤岩试验,... 为探寻煤岩体高效致裂新技术,提出了水耦合作用下高压空气冲击致裂煤岩的思路,利用自主研发的高压空气冲击致裂煤岩体真三轴试验系统,设计了五种钻孔不耦合系数(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0),开展了水耦合作用下高压空气冲击致裂煤岩试验,借助动态气压监测与声发射检测手段,研究了煤岩体裂缝形态、气压曲线及能量释放规律。结果表明:水耦合作用显著提高了高压空气的能量利用率,使试块产生的水平及竖直裂缝长度明显大于空气耦合时;水耦合时试块的破裂面无碎屑出现,而空气耦合时试块破裂面出现了较多碎屑;随着钻孔不耦合系数的增大,试块裂缝长度呈现先增大后减小的趋势,当钻孔不耦合系数为2.0时,裂缝长度达到峰值,此时试块产生的裂缝网络最为丰富;致裂过程的气压曲线呈现起裂、扩展和贯通三个阶段,水耦合作用时的气压峰值均大于空气耦合作用时的气压峰值;声发射信号主要集中在扩展阶段,水耦合作用时声发射信号响应更为剧烈,且以多簇形式出现,而空气耦合作用时则以单簇形式出现;当钻孔不耦合系数为2.0时,声发射累积能量和累积事件数均达到峰值。 展开更多
关键词 冲击致裂 真三轴 水耦合 声发射能量
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充填工作面异常气体对传感器交叉干扰的影响研究
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作者 陆伟 罗瑞 +3 位作者 张青松 卓辉 李金亮 朱思超 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第2期40-48,共9页
为明确充填工作面回风隅角CH_(4)、CO传感器异常报警的具体原因,开展传感器异常报警诱因的系统性分析。首先,通过充填材料程序升温-气相色谱(GC)试验,并结合现场GC分析结果,判断CH_(4)、CO传感器报警是否由CH_(4)、CO气体体积分数超限所... 为明确充填工作面回风隅角CH_(4)、CO传感器异常报警的具体原因,开展传感器异常报警诱因的系统性分析。首先,通过充填材料程序升温-气相色谱(GC)试验,并结合现场GC分析结果,判断CH_(4)、CO传感器报警是否由CH_(4)、CO气体体积分数超限所致;然后,利用便携式气体检测仪监测各类充填原材料,确定导致传感器报警的主要充填原材料;最后,进行GC-质谱(MS)试验,分析胶黏剂挥发性成分及其对CH_(4)、CO传感器的干扰效应。结果表明:CH_(4)、CO传感器报警由胶黏剂挥发气体引起,并非CH_(4)、CO气体体积分数超限;胶黏剂挥发气体的主要成分为烷烃类,次要成分为醇酯类等其他气体;对CH_(4)传感器的主要干扰气体为C_(5)H_(12)、C_(6)H_(12)、C_(6)H_(14)等烷烃类气体,次要干扰气体为CH_(4)O、C_(2)H_(4)O_(2)、C_(3)H_(8)O_(2)等,试验所测10种可燃气体均对CH_(4)传感器产生交叉干扰;对CO传感器的干扰气体为CH_(4)O、C_(2)H_(4)O_(2)、C_(3)H_(8)O_(2),传感器在短期内处于异常气体气氛下,具备一定抗干扰能力,但长期暴露下其稳定性和抗干扰能力下降。 展开更多
关键词 充填工作面 异常气体 传感器 交叉干扰 回风隅角 异常报警 胶黏剂
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煤体强度差异对裂缝跨界面扩展影响规律研究
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作者 刘洪杰 马衍坤 +1 位作者 王小岐 周健 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期119-125,共7页
为探究岩煤界面两侧力学性能差异对裂缝跨界面扩展行为的影响,利用自主研制的单面可视煤岩真三轴水力压裂试验系统,对含不同强度煤体的组合体试块开展真三轴水力压裂试验。采用AE与DIC分析方法研究裂缝跨界面扩展过程的声发射和应变场... 为探究岩煤界面两侧力学性能差异对裂缝跨界面扩展行为的影响,利用自主研制的单面可视煤岩真三轴水力压裂试验系统,对含不同强度煤体的组合体试块开展真三轴水力压裂试验。采用AE与DIC分析方法研究裂缝跨界面扩展过程的声发射和应变场响应规律。研究结果表明:裂缝在低强度煤层扩展过程中缝网展布形态复杂,水压曲线呈现出高频次的锯齿状波动,声发射信号反应较为剧烈;在高强度煤层扩展过程中缝网展布形态相对单一,水压曲线呈现出较低程度的波动,声发射信号反应较为平静。裂缝在扩展过程中两侧会出现明显拉伸与压缩应变局部化区域,应变局部化区域形态与裂缝扩展路径基本一致。随着裂缝跨越岩煤界面进入煤层,裂缝两侧呈现出明显的拉伸与压缩应变局部化带,不同强度煤岩体试块相较起裂时增大了4.29~11.09倍。裂缝两侧应变集中程度也迅速增大,拉应变值和压应变值分别增大了2.07~2.46倍和1.15~5.02倍。研究结果对顶板导向水力压裂技术研究具有重要参考意义。 展开更多
关键词 顶板水力压裂 岩煤界面 岩煤强度差异 声发射分析 数字图像相关方法
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基于CiteSpace安全经济学1993—2022年研究进展知识图谱分析
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作者 宋佳妮 马衍坤 杨文旺 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期52-60,共9页
为了更好地研究和掌握我国安全经济学的热点问题和发展趋势,分析1993—2022年国内外安全经济学研究现状,从中国知网(CNKI)数据库选取1993—2022年共995篇相关文献以及从Web of Science(WoS)数据库选取2007—2022年共160篇相关文献,借助C... 为了更好地研究和掌握我国安全经济学的热点问题和发展趋势,分析1993—2022年国内外安全经济学研究现状,从中国知网(CNKI)数据库选取1993—2022年共995篇相关文献以及从Web of Science(WoS)数据库选取2007—2022年共160篇相关文献,借助CiteSpace软件,从年发文量、主要研究国家、关键词等角度进行可视化分析。研究结果表明:从国家层面看,中国、英国和美国是发表论文的主要国家;从发文量看,国内对安全经济学的研究分为萌芽期、急速增长期、发展热潮期和研究回落期,其中2003—2010年间年发文量激增,2011—2018年间达到发文量峰值,平均发文量为58.75篇/a;从关键词角度分析,CNKI数据库中安全投入关键词被广泛引用,WoS数据库中Economics(经济学)、Security(安全)等关键词被引用;结合时代背景和分析结果可知,未来我国应重点关注安全经济学与能源安全、职业健康安全、信息安全、应急等具体行业方向的融合发展。研究结果可为我国安全经济学未来发展提供理论支持。 展开更多
关键词 安全经济学 CNKI WOS 知识图谱 CITESPACE 可视化
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真三轴煤层钻孔承载破坏层理效应试验研究 被引量:1
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作者 李笑笑 马衍坤 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期97-102,共6页
为探究层理对真三轴环境下煤层钻孔动态破坏特征影响,采用煤岩体单面可视真三轴试验仪器开展含层理煤层钻孔承载破坏试验,并结合数字图像相关和声发射分析方法进行研究。研究结果表明:试样破坏经历3个阶段,阶段Ⅰ,分析区域边缘剪切应变... 为探究层理对真三轴环境下煤层钻孔动态破坏特征影响,采用煤岩体单面可视真三轴试验仪器开展含层理煤层钻孔承载破坏试验,并结合数字图像相关和声发射分析方法进行研究。研究结果表明:试样破坏经历3个阶段,阶段Ⅰ,分析区域边缘剪切应变集中,孔壁破裂伴随煤颗粒弹射,声发射累计事件数和能量活跃性较低;阶段Ⅱ,孔周剪切应变场呈蝴蝶形状分布特征,孔壁两侧煤碎片弹射、煤块剥落,呈“V”形破坏,声发射累计事件数和能量活跃性较高;阶段Ⅲ,试样层理处剪切应变集中,出现宏观剪切裂纹,呈拱形分布特征,声发射累计事件数和能量活跃性强烈。研究结果对钻孔卸压机制研究具有参考意义。 展开更多
关键词 可视化真三轴 钻孔卸压 层理 数字图像相关分析 声发射分析
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高压气体致裂煤岩孔壁应变响应特征研究
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作者 孔子幸 马衍坤 +3 位作者 杨发德 王小岐 龚立强 江明锋 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期105-111,共7页
目前缺乏对空气致裂全过程进行精准监测和评价的手段,而应变监测能够实时记录裂纹萌生和扩展的过程。通过研究高压气体冲击全过程中孔壁的应变响应,可明确致裂过程裂纹与应变响应之间的关系,获得最优致裂角度。为了探寻高压气体致裂煤... 目前缺乏对空气致裂全过程进行精准监测和评价的手段,而应变监测能够实时记录裂纹萌生和扩展的过程。通过研究高压气体冲击全过程中孔壁的应变响应,可明确致裂过程裂纹与应变响应之间的关系,获得最优致裂角度。为了探寻高压气体致裂煤岩体过程中裂纹和与应变之间的关系,利用高压气体冲击致裂煤岩体真三轴实验系统,开展了5种冲击角度(0,30,45,60,90°)下的高压气体致裂实验,研究了气体致裂过程中煤岩体裂缝形态、气压曲线与孔壁应变响应特征。实验结果表明:(1)随着冲击角度增加,煤岩体裂缝形态呈现先复杂后单一的分布特征。(2)致裂过程中气压呈现上升、陡降、聚集、稳定释放4个阶段。(3)孔壁应变数据主要由拉应变组成,应变曲线出现2个明显峰值,第1个峰值在气压曲线达到峰值0.1 s后出现并伴随主裂纹产生,第2个峰值常伴随着主裂纹的衍生与扩展。(4)当冲击角度为45°时,试件内部容易萌生复杂裂纹网络,致裂效果最佳。 展开更多
关键词 气体致裂 孔壁应变 冲击角度 裂缝形态 气压响应
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复合灾害链拓扑结构对灾害演化网络风险的影响 被引量:1
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作者 任师华 赵冬月 +1 位作者 赵小龙 范明豪 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期5-11,共7页
为探究直链、发散链、集中链和循环链等灾害链拓扑结构复合复杂度对灾害演化网络风险的影响规律及断链防范风险的作用机制,首先将灾害演化网络按灾害链复合复杂程度分为α,β,γ和δ的4类网络,然后采用灾害演化风险评估模型,模拟研究确... 为探究直链、发散链、集中链和循环链等灾害链拓扑结构复合复杂度对灾害演化网络风险的影响规律及断链防范风险的作用机制,首先将灾害演化网络按灾害链复合复杂程度分为α,β,γ和δ的4类网络,然后采用灾害演化风险评估模型,模拟研究确定灾害节点数量下灾害演化网络风险水平与其复杂度的关系,以及4类网络风险特点,最后揭示断链防范风险的作用机制。研究结果表明:灾害节点数量不变时,灾害演化网络风险水平与其复杂度具有一定的正相关关系;α类网络风险水平最低,β类网络具有高风险抑制效应,γ类网络风险具有爆发性,δ类网络风险兼具爆发性和持续性;断链防范风险的机制为,通过解耦降类,降低灾害演化网络风险水平。研究结果可为揭示断链防范风险的作用机制提供理论支撑。 展开更多
关键词 灾害链 拓扑结构 灾害演化网络 风险防控
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