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三轴压缩下含瓦斯煤体电阻率响应的实验研究 被引量：2
1
作者 王云刚 宋代东 +1 位作者 张飞燕 李东会 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期8-14,共7页
目的受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏... 目的受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏过程中电阻率的实验系统,测试三轴压缩条件下含瓦斯煤体电阻率的变化规律,对实验结果进行分析和解释。结果结果表明:(1)受载含瓦斯煤体的电阻率变化与所受应力存在显著的对应关系,型煤的电阻率变化规律与应力的对应关系要优于原煤的,对应力降低比较敏感;(2)受载型煤的电阻率变化规律为先上升后下降型和下降型,受载原煤的电阻率变化规律仅有下降型;(3)从原煤和型煤的物理力学以及受载过程中的变形破坏类型、受载含瓦斯煤体变形破坏过程中的煤体结构变化情况、煤的孔隙结构以及导电类型3方面分析解释受载含瓦斯煤体的电阻率变化情况;(4)对受载含瓦斯型煤电阻率变化曲线出现的2种类型进行科学合理的解释。结论研究成果可为电阻率法预测预报煤与瓦斯突出的发生提供技术支撑。 展开更多
关键词 含瓦斯煤体 电阻率 三轴压缩 煤与瓦斯突出
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含瓦斯煤动态破坏模拟实验设备的研制与应用 被引量：30
2
作者 袁瑞甫 李怀珍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期117-123,共7页
为更深入地研究煤与瓦斯突出等动力灾害的机理,分析在瓦斯压力、应力及煤体强度3因素不同组合情况下含瓦斯煤的动态破坏规律,研制了含瓦斯煤动态破坏模拟实验设备。设备主要由高压密封缸体、充气机构、快速卸压机构、数据采集系统、加... 为更深入地研究煤与瓦斯突出等动力灾害的机理,分析在瓦斯压力、应力及煤体强度3因素不同组合情况下含瓦斯煤的动态破坏规律,研制了含瓦斯煤动态破坏模拟实验设备。设备主要由高压密封缸体、充气机构、快速卸压机构、数据采集系统、加载控制系统等组成。由于采用了高强度缸体和先进的密封装置,能够给煤体施加较高的应力(40 MPa)和气体压力(4 MPa),可以模拟深部高瓦斯煤层的动态破坏。运用该设备进行了不同强度含瓦斯煤体的动态破坏模拟实验,得到了不同强度煤体在应力-瓦斯压力作用下的破坏条件和规律:软煤具有典型的突出特征,突出强度大,抛出距离远,型煤破坏成粉状,具有明显的分选现象;中硬煤(f>0.5)中也能够发生类似突出的动力现象,但需要较高的瓦斯压力和地应力,突出发生后煤体破坏成碎块状,抛出距离较近,分选现象不明显。所得结果与现场真实动力现象基本一致,模拟实验结果可重复性好,对研究煤岩瓦斯动力灾害的发生机理和规律具有重要的作用。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 动态破坏 模拟实验 煤与瓦斯突出
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含瓦斯煤层的真实突出危险性及其判别试验 被引量：2
3
作者 袁瑞甫 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第6期117-122,190,共7页
由于含瓦斯煤层突出危险性的判别是预防煤与瓦斯突出的关键,因此通过分析煤层开挖现场的应力和瓦斯条件,提出了煤层"真实突出危险性"的定义,认为含瓦斯煤层如不存在瓦斯卸压带,在应力、煤层原始瓦斯压力作用下的稳定性代表了... 由于含瓦斯煤层突出危险性的判别是预防煤与瓦斯突出的关键,因此通过分析煤层开挖现场的应力和瓦斯条件,提出了煤层"真实突出危险性"的定义,认为含瓦斯煤层如不存在瓦斯卸压带,在应力、煤层原始瓦斯压力作用下的稳定性代表了真实的突出危险性。利用RFPA2D-Flow软件和相似模拟试验方法,以煤体强度为分组指标,研究了各组煤体在应力、瓦斯压力作用下的真实突出危险条件。煤层突出的瓦斯压力-应力临界条件可分为3个阶段:1在低水平应力范围内,应力阻碍突出,此阶段发生的突出主要以瓦斯压力作用为主,应力的增加对煤体起加固作用;2随着应力的增加,应力的作用由加固煤体转变为破坏煤体,应力加剧突出;3随着应力继续增加,突出发生的瓦斯压力降低并基本固定在某一水平,不再随应力增加而变化,此时煤体在高应力作用下发生宏观破坏,煤体状态处于峰后阶段,瓦斯压力的作用主要是破坏具有残余强度的煤体并抛出。最后,根据煤体破坏瓦斯压力-应力临界关系方程,得到了利用煤体强度参数确定煤体真实突出危险性的方法。 展开更多
关键词 含瓦斯煤层 煤与瓦斯突出 突出危险性 判别试验
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深部矿井冲击-突出复合动力灾害的特点及防治技术 被引量：42
4
作者 袁瑞甫 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第8期6-10,共5页
针对深部开采矿井受冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害威胁的问题,通过平煤十矿典型冲击地压诱导煤与瓦斯突出动力灾害案例,分析了复合动力灾害发生的特点和条件,认为煤岩体性质及瓦斯条件、应力条件、开采扰动条件等是发生复合动力... 针对深部开采矿井受冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害威胁的问题,通过平煤十矿典型冲击地压诱导煤与瓦斯突出动力灾害案例,分析了复合动力灾害发生的特点和条件,认为煤岩体性质及瓦斯条件、应力条件、开采扰动条件等是发生复合动力灾害的必备要素。根据平顶山矿区现场试验结果,提出了预测复合动力灾害的3个敏感指标:钻屑量、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯解吸量,给出了具体的测试和计算方法;并提出了治理复合动力灾害的区域和局部措施,主要包括开采保护层、瓦斯抽采、钻孔卸压等。 展开更多
关键词 深部矿井 冲击地压 煤与瓦斯突出 复合动力灾害
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低围压煤样破裂过程次声波响应特征研究 被引量：2
5
作者 王云刚 邓万九 +2 位作者 张宏图 魏建平 徐彦茹 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期14-20,共7页
为实现次声波监测煤矿井下地质灾害,利用煤岩蠕变-渗流加载、声发射采集、次声波采集系统监测低围压煤样破裂失稳过程,对比分析围压缸内油体耦合的第1路次声波信号与围压缸外与空气耦合的第2路信号,第1路信号在破坏前响应特征明显,与应... 为实现次声波监测煤矿井下地质灾害,利用煤岩蠕变-渗流加载、声发射采集、次声波采集系统监测低围压煤样破裂失稳过程,对比分析围压缸内油体耦合的第1路次声波信号与围压缸外与空气耦合的第2路信号,第1路信号在破坏前响应特征明显,与应力-应变曲线、声发射信号一致性较好,弹性阶段前无明显变化,且优于第2路信号,塑性阶段后期信号异常,声压增大。研究结果表明:煤样破坏引起宽频带现象,频率较低信号强度较大,1 Hz处强度最大;可将异常次声波特征作为煤体破坏判定依据之一。 展开更多
关键词 低围压加载 两路监测 次声波 时频分析 响应特征
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基于COMSOL的超声导波检测锚杆锚固密实度研究 被引量：4
6
作者 王云刚 邓万九 +1 位作者 徐彦茹 刘春生 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第6期170-176,共7页
为研究锚杆锚固密实度与超声导波反射波之间的关系,利用COMSOL数值模拟软件对超声导波在不同频率、不同锚固密实度下的锚固锚杆中传播进行数值仿真,结果表明:(1)不同频率下,锚杆末端反射波接收的时间均随着锚固密实度的降低逐渐减少,锚... 为研究锚杆锚固密实度与超声导波反射波之间的关系,利用COMSOL数值模拟软件对超声导波在不同频率、不同锚固密实度下的锚固锚杆中传播进行数值仿真,结果表明:(1)不同频率下,锚杆末端反射波接收的时间均随着锚固密实度的降低逐渐减少,锚杆末端反射波被接收的时间与锚固密实度之间相关性良好;(2)随着锚固密实度降低,反射波波形趋于复杂,在10%锚固密实度条件下,导波在不同锚固界面之间的反射叠加会影响波峰时间点的读取,影响导波在锚固段传播时间的计算;(3)对不同频率条件下的数据进行线性拟合发现,50 kHz频率下的拟合直线误差更小,更利于锚杆锚固长度检测。研究结果提供了一种锚杆锚固质量的定量分级评价方法。 展开更多
关键词 锚固密实度 超声导波检测 群速度 锚固质量 COMSOL有限元
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不同高径比煤体对超声参数影响的试验研究
7
作者 王云刚 孔祥岩 +2 位作者 神文龙 李东会 刘春生 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期66-72,共7页
为了解煤岩物理特性与结构特征,采用实验室岩石超声测试技术和超声波传播理论相结合的研究方法,分析不同高径比煤样的超声波传播特性。结果表明:在一定高径比范围内,超声波波速随着煤样高径比的增加呈现线性递减趋势且拟合度较高,纵波... 为了解煤岩物理特性与结构特征,采用实验室岩石超声测试技术和超声波传播理论相结合的研究方法,分析不同高径比煤样的超声波传播特性。结果表明:在一定高径比范围内,超声波波速随着煤样高径比的增加呈现线性递减趋势且拟合度较高,纵波波速约为横波波速的1.60倍,且纵波波速对于煤样岩性特征敏感于横波波速;从试验数据和理论角度相互验证了超声波品质因子Q值随着煤样高径比的增加呈现线性递减趋势;通过从波速、品质因子和主频值3个方面综合分析,确定在实验室测试煤样声波特性时其高径比应≤2.0∶1。 展开更多
关键词 高径比 煤样 超声波波速 品质因子 主频值
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基于随机模拟的粉煤气化炉内温度分布分析 被引量：1
8
作者 张进春 张旭 侯锦秀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期306-315,共10页
温度是影响气化性能的核心工艺参数,对其在气化炉内的分布尽可能进行精确刻画并分析对保证气化性能维持过程安全十分重要。视温度为空间随机变量,通过建立二维随机场模型对气化炉2个纵剖面(气化炉中心和靠近炉壁)的温度分布进行随机模... 温度是影响气化性能的核心工艺参数,对其在气化炉内的分布尽可能进行精确刻画并分析对保证气化性能维持过程安全十分重要。视温度为空间随机变量,通过建立二维随机场模型对气化炉2个纵剖面(气化炉中心和靠近炉壁)的温度分布进行随机模拟和炉内空间相关性分析。使用FLUENT仿真软件进行数值模拟并完成温度采样,然后使用矩阵分解法建立温度随机场模型并采用中心点法进行离散,对比分析了随机场模拟和确定性模拟2个纵剖面的温度分布状态以及粗煤气出口和灰渣出口的温度。通过计算不同位置温度单元的空间关联系数,进一步研究氧化还原区不同位置温度分布的空间关联性。结果表明:在随机场模拟下,气化炉两纵剖面上下出口区域的温度呈现随机分布状态,这更符合煤气化实际运行状态,较确定性模拟,两纵剖面最高温度降低,但粗煤气出口温度和熔渣出口平均温度均有所升高;进一步的温度分布空间关联性分析表明,不同纵剖面氧化区的温度分布最大空间关联程度均高于还原区,平均关联程度低于还原区,但不同区域的空间关联系数都在0.5左右,气化炉依靠自身调节温度分布来保证气化过程高效平稳进行的能力较弱,需要人为改变操作条件进行干预。 展开更多
关键词 粉煤气化 温度分布 随机场 随机模拟 空间相关性分析
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气化炉耐火砖健康状态诊断和剩余寿命预测 被引量：1
9
作者 张进春 徐飞宇 侯锦秀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期275-287,共13页
作为气化炉的关键部件,耐火砖的有效厚度及剩余寿命决定着气化炉的性能和运行安全。因此需要为耐火砖制定合理的维护计划,而视情维修(CBM)能降低维修风险和成本,保证气化炉的可靠性,为此聚焦于耐火砖健康状态的准确诊断和剩余寿命的精... 作为气化炉的关键部件,耐火砖的有效厚度及剩余寿命决定着气化炉的性能和运行安全。因此需要为耐火砖制定合理的维护计划,而视情维修(CBM)能降低维修风险和成本,保证气化炉的可靠性,为此聚焦于耐火砖健康状态的准确诊断和剩余寿命的精准预测。构建了气化炉耐火砖健康状态诊断和剩余寿命预测模型,并对某公司气化炉燃烧室实际工况下的耐火砖进行了相关研究。研究过程如下:①用K-均值算法确定模型初始参数,用改进的Baum-Welch算法训练耐火砖各状态对应的模型,用改进的Viterbi算法计算测试序列和各状态模型的对数似然概率并比较大小,其中最大的状态模型对应的状态即为测试序列的状态;②用耐火砖全寿命周期数据训练全寿命周期模型,根据重估后的模型参数预测各状态的剩余寿命;③根据健康状态诊断结果预测耐火砖当前剩余寿命。并将基于HSMM得到的结果与基于HMM得到的结果以及实际值进行了对比分析。结果表明,基于HSMM对耐火砖进行健康状态诊断的正确率达到了95%,大于基于HMM的正确率92.5%;基于HSMM得到的耐火砖各状态剩余寿命预测值全部落入实际剩余寿命区间内,平均正确率达到了81.36%,高于基于HMM的平均正确率71.22%。说明所构建的耐火砖健康状态诊断和剩余寿命预测模型符合气化炉耐火砖的实际退化规律,取得了良好的效果。 展开更多
关键词 耐火砖 健康状态诊断 寿命预测 隐半马尔可夫模型
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