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基于不同涡黏模型的三心拱巷道风流数值模拟研究
1
作者 程熙宇 周春山 陈鹏燕 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期97-106,共10页
为了研究不同湍流模型在预测U形钢支护三心拱巷道截面风速分布的差异性,选取相同边界条件下风洞实测风速与基于标准k-epsilon模型、标准k-omega模型、Spalart-Allmaras模型等3种湍流模型的仿真风速进行比较。结果表明,上述3种湍流模型... 为了研究不同湍流模型在预测U形钢支护三心拱巷道截面风速分布的差异性,选取相同边界条件下风洞实测风速与基于标准k-epsilon模型、标准k-omega模型、Spalart-Allmaras模型等3种湍流模型的仿真风速进行比较。结果表明,上述3种湍流模型均能大致描述巷道风流特征,巷道截面处风速实测值与仿真值的绝对误差与入口风速呈正相关关系,与壁面距离呈负相关关系;以绝对误差平均值和均方根误差为评判准则,标准k-epsilon模型在模拟巷道风速时与现场实测风速数据的拟合度较高,Spalart-Allmaras模型次之,标准k-omega模型拟合度较低。 展开更多
关键词 三心拱巷道 U形钢支护 计算流体力学 数值模拟 涡黏模型 风流特征
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原始赋存水分对煤自燃过程的影响及作用机制研究 被引量：11
2
作者 刘晓源 张玉龙 +2 位作者 张晓昱 王俊峰 周春山 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期350-359,共10页
通过干燥处理褐煤原煤,制备出不同含水量的褐煤煤样,用程序升温氧化装置实现煤自燃过程模拟,利用原位傅里叶红外变换光谱仪测定煤自燃过程中氧化煤样活性官能团的变化,同时利用氮吸附仪和热分析仪表征煤自燃过程中微观比表面积和质量的... 通过干燥处理褐煤原煤,制备出不同含水量的褐煤煤样,用程序升温氧化装置实现煤自燃过程模拟,利用原位傅里叶红外变换光谱仪测定煤自燃过程中氧化煤样活性官能团的变化,同时利用氮吸附仪和热分析仪表征煤自燃过程中微观比表面积和质量的变化规律,探讨原始赋存水分对煤自燃过程影响作用机制。原始赋存水分对煤自燃过程的作用机制主要表现在4个阶段:在缓慢氧化阶段,外来水分对煤氧化主要起到了物理抑制作用,外来水分的持续挥发引起煤体质量与羟基和羧酸组分含量的降低;在加速氧化阶段,煤中水分直接参与反应,对煤氧化起到化学促进作用,羧基类化合物含量开始显著增长,原始赋存水分对煤氧化的抑制作用逐渐减小;在快速氧化阶段,煤体原始赋存水分基本脱除,内在水分脱除过程中煤体孔隙结构持续坍塌碎裂,产生新活性点位,对煤氧化反应过程表现出延迟促进效应,内在水分主要作用于中间络合物生成和分解以及气体的释放;当煤体温度达到180℃后,原始赋存水分参与和影响煤氧化反应过程效果微弱,煤体自燃特征趋于一致。 展开更多
关键词 原始水分 水分含量 煤自燃 阶段特征 作用机制
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高价态金属离子交联体系防灭火性能影响研究 被引量：5
3
作者 梁择文 王俊峰 +1 位作者 董凯丽 张玉龙 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期113-119,共7页
为比较中心离子高价态对凝胶防灭火性能的影响,以羧甲基纤维素钠与柠檬酸铝和柠檬酸锆交联,试验Zr^(4+)交联体系和Al^(3+)交联体系,测定成胶时间并优化配比方案;通过程序升温测试试验研究指标气体和交叉点温度的变化,使用红外光谱(FTIR... 为比较中心离子高价态对凝胶防灭火性能的影响,以羧甲基纤维素钠与柠檬酸铝和柠檬酸锆交联,试验Zr^(4+)交联体系和Al^(3+)交联体系,测定成胶时间并优化配比方案;通过程序升温测试试验研究指标气体和交叉点温度的变化,使用红外光谱(FTIR)研究凝胶的防灭火机制。研究结果表明:在程序升温过程中,Zr^(4+)交联体系使得CO的生成量降低56%,C_(2)H_(4)的生成量降低54%,且交叉点温度提高32℃,阻化效果要优于Al^(3+)交联体系;Zr^(4+)交联体系在加热过程中抑制煤中羟基的氧化,使甲基和亚甲基更少参与煤氧反应,并且促进羰基和含氧官能团的生成。 展开更多
关键词 高价态金属离子 交联体系 防灭火性能 凝胶 程序升温 红外光谱(FTIR) 煤自燃
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外来水分对煤自燃过程影响及作用机制研究 被引量：15
4
作者 张晓昱 张玉龙 +3 位作者 王俊峰 郝宏德 吴玉国 周春山 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-10,I0001,共11页
通过浸泡方法制备一系列不同外来水分含量的煤体,利用程序升温氧化实验模拟煤自燃过程,研究外来水分对煤自燃特性的影响;结合热分析和孔结构表征实验,探讨外来水分对煤自燃过程影响作用机制。外来水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃... 通过浸泡方法制备一系列不同外来水分含量的煤体,利用程序升温氧化实验模拟煤自燃过程,研究外来水分对煤自燃特性的影响;结合热分析和孔结构表征实验,探讨外来水分对煤自燃过程影响作用机制。外来水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃状态发展而发生变化,主要表现出四个阶段。在缓慢氧化阶段,外来水分主要隔离煤与氧气的接触反应,对煤自燃起到物理抑制作用;在加速氧化阶段,水分可直接参与煤氧反应,起到化学促进作用;经过缓慢氧化阶段和加速氧化阶段,大量外来水分的蒸发导致煤颗粒表面裂隙增大,水分越大的煤生成的活性点位会更多,当煤自燃进入快速氧化阶段,外来水分对煤氧化反应的影响表现出延迟促进效应;当煤体温度达到180℃后,随着煤体温度进一步升高,不同初始外来水分含量的煤体自燃特征逐渐趋于一致。 展开更多
关键词 外来水分 煤自燃 阶段特征 作用机制
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矿用CMC/ZrCit/GDL防灭火凝胶特性研究 被引量：17
5
作者 董凯丽 王俊峰 +1 位作者 梁择文 石琪 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期114-120,共7页
为防治煤自燃,研制一种由羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸锆(Zr Cit)和葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)组成的新型矿井防灭火凝胶。首先试验测试不同配比凝胶的成胶时间和黏度,选出适合不同情况下煤矿防灭火的凝胶配比;然后采用程序升温试验和热重(... 为防治煤自燃,研制一种由羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸锆(Zr Cit)和葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)组成的新型矿井防灭火凝胶。首先试验测试不同配比凝胶的成胶时间和黏度,选出适合不同情况下煤矿防灭火的凝胶配比;然后采用程序升温试验和热重(TG)试验分析凝胶的阻化性能和对煤自燃失重放热的影响。结果表明:凝胶的加入对煤的自燃有一定抑制作用;凝胶渗透过程中成胶,粘结在煤体的表面和裂隙之间;相同加热时间下加热到180℃,水的失重率比32号凝胶高出30%左右,说明凝胶固水性强,热稳定性良好。灭火模拟试验说明使用凝胶灭火,煤体降温快且不易复燃。 展开更多
关键词 煤自燃 CMC/ZrCit/GDL凝胶 阻化性能 热稳定性 灭火
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CMC/AlCit/GDL防灭火凝胶的流变性能及本构方程研究 被引量：4
6
作者 陈鹏燕 周春山 程熙宇 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1010-1014,共5页
采用安东帕流变仪对CMC/AlCit/GDL防灭火凝胶交联体系进行时间扫描以及粘弹性测定,考察了各组分浓度对凝胶流变性能的影响,计算了不同时刻下流变模型的相关参数及其本构方程。结果表明,随着温度的升高,G′和G″均呈现出逐渐下降趋势;在... 采用安东帕流变仪对CMC/AlCit/GDL防灭火凝胶交联体系进行时间扫描以及粘弹性测定,考察了各组分浓度对凝胶流变性能的影响,计算了不同时刻下流变模型的相关参数及其本构方程。结果表明,随着温度的升高,G′和G″均呈现出逐渐下降趋势;在实验范围内,CMC浓度变化对体系粘度影响最大,AlCit次之,GDL影响最小;CMC/AlCit交联体系随着剪切速率的增大,其粘度急剧下降,属于屈服假塑性流体;此外,建立了表观剪切力-剪切速率之间关系的本构方程。 展开更多
关键词 CMC/AlCit/GDL凝胶 流变性能 浓度 本构方程
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固态长寿命氡子体^(210)Po在采空区煤自燃火源位置探测中的应用研究 被引量：1
7
作者 林晨 王俊峰 +1 位作者 董凯丽 刘轩 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期73-80,共8页
针对同位素测氡法探火工作量大,周期长,易受气候及环境因素制约的问题,利用氡在向地表运移过程中产生的,能精确反映母体氡在一段时间中的累积值的固态长寿命子体^(210)Po,提出了基于放射化学分析手段测定^(210)Po活度浓度探测隐蔽矿井... 针对同位素测氡法探火工作量大,周期长,易受气候及环境因素制约的问题,利用氡在向地表运移过程中产生的,能精确反映母体氡在一段时间中的累积值的固态长寿命子体^(210)Po,提出了基于放射化学分析手段测定^(210)Po活度浓度探测隐蔽矿井火区的氡子体^(210)Po法探火。为了探究氡子体^(210)Po法探火在现场探测中的效果与精度,在已知火源位置的柳湾煤矿开展了现场实验研究,在井下火区对应地表位置进行网格测点布置,对测点处的氡气浓度及其固态长寿命子体^(210)Po的活度浓度进行测量。通过比较氡气浓度与^(210)Po活度浓度探测结果相关性及其影响因素,对利用氡子体^(210)Po探测采空区煤自燃火源位置的技术进行论证。结果表明,火区近地表土壤层氡气浓度与^(210)Po活度浓度在总体分布上具有很强的相关性,但^(210)Po活度浓度受外界因素干扰较小,其分布更能准确反映井下煤自燃火区情况。相比同位素测氡法,氡子体^(210)Po法探火的探测精度更高,适用范围更广,具有更高的应用价值。 展开更多
关键词 煤自燃 火源位置 地表探测 氡子体^(210)Po
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基于普通克里金法的同位素测氡探火数据优化处理 被引量：8
8
作者 刘轩 王俊峰 +1 位作者 周斌 刘硕 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期690-696,共7页
为优化同位素测氡探火的数据分析方法,避免目前使用的最小曲率拟合法造成的插值失真,影响火源位置的准确判定,将地质统计学中的普通克里金插值方法引入氡浓度数据的分析中,以期优化测氡探火数据的处理方法。选取古书院煤矿张岭火区同位... 为优化同位素测氡探火的数据分析方法,避免目前使用的最小曲率拟合法造成的插值失真,影响火源位置的准确判定,将地质统计学中的普通克里金插值方法引入氡浓度数据的分析中,以期优化测氡探火数据的处理方法。选取古书院煤矿张岭火区同位素测氡探火数据,通过箱形图剔除原始数据中人为因素造成的孤立异常值并获得表征自燃火区测点的氡浓度区间;通过探索性数据分析和正态性检验,获得氡浓度数据的正态分布统计特征,并基于统计特征选择数据转换方法;对转换后的数据进行变异函数建模,基于该模型实现对氡浓度数据的普通克里金插值;比较普通克里金法与最小曲率法所圈定的疑似火源位置并通过钻孔验证二者的准确性。结果表明:在对张岭火区地表氡浓度的分析中,相较最小曲率法所圈定的4处疑似火区、6个疑似高温火源点,普通克里金插值方法将其减少为2处疑似火区、4个高温火源点;钻孔验证结果与普通克里金插值方法所圈定的高温火源点一致,排除最小曲率拟合法所额外圈定的2处高温火源点,证明普通克里金插值法可提高同位素测氡法对火源位置判断的准确度,对煤自燃火灾的防治具有指导作用。 展开更多
关键词 同位素测氡法 火源探测 地质统计学 普通克里金 数据优化
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无机盐类阻化剂和自由基捕获剂对煤自燃的协同抑制作用 被引量：27
9
作者 王婕 张玉龙 +3 位作者 王俊峰 吴玉国 周春山 张振乾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4132-4143,共12页
从隔氧降温和终止自由基链式反应角度出发,将无机盐类阻化剂氯化镁和氯化钙与自由基捕获剂N,N-二苄基羟胺(DBHA)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)结合形成一种持续高效抑制煤自燃的复合阻化剂。以易自燃长焰煤为研究对象,采用阻化性能测... 从隔氧降温和终止自由基链式反应角度出发,将无机盐类阻化剂氯化镁和氯化钙与自由基捕获剂N,N-二苄基羟胺(DBHA)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)结合形成一种持续高效抑制煤自燃的复合阻化剂。以易自燃长焰煤为研究对象,采用阻化性能测定实验、活性官能团以及热分析表征实验研究复合阻化剂的阻化性能;以煤自燃过程中CO释放、煤中活性官能团的转化以及煤体质量的变化规律3者之间的关联性为基础,结合氧化反应热动力学特性,探讨复合阻化剂的阻化机理。实验结果表明:复合阻化剂对煤自燃过程起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果。与原煤相比,经复合阻化剂处理煤样,CO释放量在128℃时减少88.7%,在初始失重阶段和吸氧增重阶段抑制率均在80%以上,100℃时抑制率达到82.5%。复合阻化剂通过降低煤中羟基、甲基和亚甲基以及含羰基类活性组分的含量发挥阻化作用,其中芳香酮类化合物相对含量下降明显。添加复合阻化剂的煤体氧气吸附过程变短,吸附量减少,并且随着煤自燃进程发展活化能呈现出增加的趋势,特别在吸氧增重阶段活化能增加53.2%。在初始失重阶段,无机盐的保水作用对煤自燃起到物理隔氧和降温作用;在吸氧增重阶段,自由基捕获剂与煤中含氧活性自由基进行共价键重组,从而起到化学阻化效果。DBHA会释放出游离的H+,并提供未共用电子的氮、氧原子,从而形成多个吸收位点,可以同时对氧自由基和碳自由基等进行捕获;BHT与游离的含氧官能团发生反应,生成稳定的化合物,使得酮类、醌类和醛类化合物的生成途径被打断,阻断煤的自由基链式反应,从化学反应途径抑制煤自燃过程。 展开更多
关键词 无机盐类阻化剂 自由基捕获剂 复合阻化剂 煤自燃 自由基反应
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