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密闭取样煤样瓦斯解吸规律实验研究
1
作者 吴昊阳 温志辉 +1 位作者 王建伟 毋新亮 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期141-147,共7页
为研究密闭取样煤样瓦斯解吸规律,根据密闭取样工艺流程,将密闭取样煤样瓦斯解吸进程划分为逸散阶段、密闭解吸阶段和常压自然解吸阶段,开展了密闭取样煤样瓦斯解吸实验,分析了密闭取样煤样瓦斯累计解吸量与解吸速率的变化特征。结果表... 为研究密闭取样煤样瓦斯解吸规律,根据密闭取样工艺流程,将密闭取样煤样瓦斯解吸进程划分为逸散阶段、密闭解吸阶段和常压自然解吸阶段,开展了密闭取样煤样瓦斯解吸实验,分析了密闭取样煤样瓦斯累计解吸量与解吸速率的变化特征。结果表明:①在密闭解吸阶段,随着吸附平衡压力增大,煤样瓦斯累计解吸量和初始瓦斯解吸速率均呈增大趋势;但随着“等容变压”解吸的持续,瓦斯解吸能力受限,瓦斯解吸速率逐渐减小,瓦斯累计解吸量逐渐趋于稳定。②在常压自然解吸阶段,随着吸附平衡压力增大,瓦斯累计解吸量和初始瓦斯解吸速率逐渐增大,且受密闭解吸阶段游离态瓦斯解吸影响,该阶段初始时刻的瓦斯解吸速率高于密闭解吸阶段;随着解吸时间增加,瓦斯累计解吸量逐渐趋于稳定。③孙重旭式能较好描述常压自然解吸过程瓦斯解吸规律,解吸指标随着吸附平衡压力增大而增大,而解吸指数在不同吸附平衡压力下基本保持稳定,表明密闭取样煤样在较高吸附平衡压力条件下具有更强的解吸能力,瓦斯解吸速率变化情况在不同吸附平衡压力下基本一致。 展开更多
关键词 密闭取样 瓦斯解吸 密闭解吸 常压自然解吸 累计解吸量 瓦斯解吸速率 孙重旭式
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循环载荷条件下含瓦斯煤渗透率演化规律分析
2
作者 王登科 冯浩航 +6 位作者 魏建平 陈旭 蒋志刚 袁修竹 白云 曹塘根 熊文超 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期151-164,共14页
为了探究不同循环加卸载条件下含瓦斯煤的渗透演化规律,以原煤煤样为研究对象,利用三轴蠕变-渗流实验系统,设计开展了不同围压和不同循环载荷上限条件下的含瓦斯煤循环加卸载实验,研究了弹性循环加卸载和弹塑性循环加卸载条件下含瓦斯... 为了探究不同循环加卸载条件下含瓦斯煤的渗透演化规律,以原煤煤样为研究对象,利用三轴蠕变-渗流实验系统,设计开展了不同围压和不同循环载荷上限条件下的含瓦斯煤循环加卸载实验,研究了弹性循环加卸载和弹塑性循环加卸载条件下含瓦斯煤渗透特性。研究结果表明:对于不同循环载荷上限下的含瓦斯煤,弹性循环加卸载条件下,随着循环次数的增加,渗透率逐渐减小,绝对渗透率损害率逐渐增大,相对渗透率损害率逐渐减小;弹塑性循环加卸载条件下,渗透特性随着循环次数的增加在不同围压下具有差异性,高围压下含瓦斯煤渗透率依旧随循环进行逐渐减小,低围压下含瓦斯煤渗透率随着循环进行呈减小-增大趋势。高围压条件下含瓦斯煤渗透率损害率与弹性循环加卸载条件下相似,低围压下含瓦斯煤的绝对渗透率损害率先是迅速增大随后趋于平稳,相对渗透率损害率先是迅速下降再趋于平稳。在弹性循环加载条件下,加载阶段和卸载阶段含瓦斯煤的渗透率应力敏感性系数均随着循环次数的增加均单调减小,在弹塑性加载条件下,含瓦斯煤的渗透率应力敏感性系数在一定循环次数内仍呈减小趋势,之后随着循环的增加会产生波动和增加。在加载阶段随着循环进行逐渐减小,卸载阶段渗透率应力敏感性系数逐渐增加,但对于弹塑性循环加卸载条件,含瓦斯煤渗透率应力敏感性系数随着围压的增大而降低。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 循环载荷 应力敏感性 渗透性 渗透率损害率
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基于YOLOv5的瓦斯抽采钻杆智能计数研究 被引量：1
3
作者 赵伟 张文康 +5 位作者 刘德成 王涛 王登科 夏代林 周礼赞 李志飞 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期81-88,共8页
目的随着煤矿开采逐渐深入,瓦斯抽采作业的安全风险不断增加,钻杆计数的准确性对保障瓦斯抽采的安全和效率至关重要。传统的钻杆计数方法效率低、易出错,且难以适应复杂环境。方法本文基于YOLOv5深度学习模型,提出了一种结合时空信息融... 目的随着煤矿开采逐渐深入,瓦斯抽采作业的安全风险不断增加,钻杆计数的准确性对保障瓦斯抽采的安全和效率至关重要。传统的钻杆计数方法效率低、易出错,且难以适应复杂环境。方法本文基于YOLOv5深度学习模型,提出了一种结合时空信息融合的钻杆智能计数方法,通过实时处理煤矿井下的视频数据,实现钻杆的自动检测与计数。实验数据包括7组28段模拟退钻场景和10组真实退钻场景。为了增强模型的鲁棒性,采用过亮、过暗、烟尘噪声和镜像等数据增强技术。此外,对YOLOv5的不同版本(YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv5l、YOLOv5x)进行比较,选择最优模型进行钻杆计数。计数过程中,结合钻杆面积跳变、IOU跳变等前置更新条件,进一步优化钻杆数量更新的准确性。结果结果表明,4种YOLOv5模型在当前数据中均达到了99.5%的准确率和100%的召回率,因此采用YOLOv5s作为后续计数检测模型。结论本文方法在模拟和真实退钻场景下均实现了100%的正确计数,展现出较高的准确性和鲁棒性。通过减少人工干预,显著提高了钻杆计数的自动化水平,具有广泛的应用前景,尤其在煤矿安全生产及其他工业自动化监控领域具有重要意义。 展开更多
关键词 钻杆计数 目标检测 时空融合 深度学习 瓦斯抽采
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煤层瓦斯微纳米串联多尺度动态扩散渗透率实验-模型-机理及意义 被引量：4
4
作者 李志强 陈金生 +1 位作者 李林 彭建松 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1551-1566,共16页
多尺度科学问题作为当前世界科学前沿的热点问题之一,已拓展到自然科学与工程技术的众多领域,作为多尺度科学的一个分支,煤岩渗流力学亦存在自身的多尺度科学问题。煤体中存在从毫米到微纳米的多尺度孔裂隙,孔径量级可达百万倍之巨,这... 多尺度科学问题作为当前世界科学前沿的热点问题之一,已拓展到自然科学与工程技术的众多领域,作为多尺度科学的一个分支,煤岩渗流力学亦存在自身的多尺度科学问题。煤体中存在从毫米到微纳米的多尺度孔裂隙,孔径量级可达百万倍之巨,这使得煤体渗透率也呈现出百万量级的空间与时间多尺度特征。因而,煤体多尺度渗透率研究既是煤岩渗流力学的学科内涵问题,亦是瓦斯抽采亟需的工程外延问题。采用柱状原煤煤心开展了无应力和三轴应力下CH4/He的非稳态扩散-渗流实验和三轴应力下稳态渗流实验。实验结果表明:柱状煤心的表观扩散系数随时间延长而动态衰减,并呈现出2类时间多尺度特征,一种为连续光滑的动态衰减特征,一种为两阶段阶跃式动态衰减特征。导出了动态表观扩散数学模型,该模型能较准确描述柱状煤心中气体(CH4/He)非稳态流动全过程。提出了多管串联多尺度孔隙结构物理模型和数学模型,采用压汞孔径数据验证了串联多尺度孔径模型,并据此给出了串联多尺度渗透率的数学证明。以努森数(Kn)为标准,划分了连续流-滑移流-过渡流-自由分子流等流域,以串联多尺度孔径为关联纽带,建立了考虑有效应力和流态的多尺度渗透率模型。研究结果揭示了煤层瓦斯串联多尺度渗流机理,即煤体微纳米孔径及其串联级数是影响多尺度渗透率的决定性因素,可测孔径范围内多尺度效应影响程度可达数万量级。流动初期,气体首先从外层大孔裂隙中流出,流动后期,逐渐从微小孔隙中流出,直至深达纳米级孔隙。随着时间延长,串联孔隙级数逐渐增长,等效孔径逐渐减小,其量级接近于最小孔径,进而使得等效渗透率随时间延长而急速衰减,渗透率的时间多尺度动态衰减特征是空间多尺度的外在反映。气体流动后期,努森数增大,滑移-过渡流态效应超过有效应力效应,并占据主导作用。瓦斯串联多尺度渗透率的实验发现和模型构建,解决了当前多尺度渗流缺乏实验的问题,弥补了单管理论的缺陷,表观意义上实现了扩散与渗流的统一,实现了多尺度渗透率的微观区分与宏观联合。 展开更多
关键词 多尺度 动态 渗透率 扩散 微纳米孔
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点火条件对瓦斯-煤尘混合爆炸特性影响的数值模拟研究
5
作者 高建良 梅京兰 +2 位作者 方迎香 张恒 程东阳 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2545-2552,共8页
利用Ansys Fluent数值模拟软件,对矿井瓦斯-煤尘混合爆炸传播过程进行模拟,分析了点火温度(1 600 K、2 200 K、5 000 K)、点火球半径(0.1 m、0.4 m、1 m)对瓦斯-煤尘混合爆炸特性(冲击波超压峰值、火焰阵面最高温度、气流速度)的影响,... 利用Ansys Fluent数值模拟软件,对矿井瓦斯-煤尘混合爆炸传播过程进行模拟,分析了点火温度(1 600 K、2 200 K、5 000 K)、点火球半径(0.1 m、0.4 m、1 m)对瓦斯-煤尘混合爆炸特性(冲击波超压峰值、火焰阵面最高温度、气流速度)的影响,结果表明:随着点火温度增加,冲击波超压峰值增加,火焰阵面温度上升,冲击气流速度加快;随着点火球半径增加,冲击波超压峰值减小,火焰阵面温度下降,冲击气流速度减慢。这种由于点火温度、点火球半径不同造成的爆炸参数的差异,随着冲击波、燃烧波传播距离的增加呈现一种规律:在瓦斯煤尘区内,随着冲击波向前传播,不同点火条件下爆炸冲击波超压峰值、冲击气流速度的差别逐渐增大,并在瓦斯煤尘填充区末端附近达到最大值——相差7.423%;之后随着冲击波在空气区继续向前传播,差别逐渐减小,当冲击波传播到80 m左右时,冲击波超压峰值、气流速度随点火条件的变化幅度低于1.71%,点火条件对超压峰值、气流速度的影响极小。火焰阵面最高温度随点火条件的变化幅度在火焰波传播到瓦斯煤尘填充区末端附近达到最大值4.9%,在火焰传播到50 m左右时火焰最高温度随点火条件的变化幅度低于1%,此时点火温度、点火球半径对火焰阵面最高温度的影响极小。因此,在实际矿井巷道爆炸的数值模拟研究中,随着冲击波在空气区传播距离的增加,可以忽略点火温度、点火球半径的影响。设定点火条件时可以不考虑实际井下爆炸点火源的真实尺寸、温度,通过对点火源参数进行假设的方式实现实际井下巷道的数值模拟研究。 展开更多
关键词 安全工程 大尺度巷道 瓦斯-煤尘 混合爆炸 点火温度 点火球半径 沿程变化
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冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析 被引量：6
6
作者 王登科 张力元 +8 位作者 魏建平 都海龙 李振 王志明 董博文 张富凯 尹彦波 张宏图 卫彦昭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1432-1446,共15页
为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内... 为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内部裂隙扩展特征及其对瓦斯渗流的影响规律。研究结果表明,冲击载荷和瓦斯压力对含瓦斯煤的动力学性质、变形过程、裂隙扩展和渗流规律均具有重要影响,具体表现在:①受围压和轴压的影响,冲击载荷耦合瓦斯压力条件下的含瓦斯煤应力-应变曲线无明显压密阶段;含瓦斯煤的变形过程主要经历了弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。②冲击载荷的增加对含瓦斯煤动力学参数具有强化作用,气体压力的升高则劣化了含瓦斯煤动力学参数;冲击载荷越大,瓦斯压力越高,含瓦斯煤的裂隙扩展愈充分,所形成的裂隙结构愈复杂。③含瓦斯煤的渗流规律受控于裂隙扩展,冲击载荷耦合瓦斯压力作用下,含瓦斯煤中存在孔隙流动、孔隙流动-裂隙流动并存及裂隙流动等3种气体流动形式;含瓦斯煤冲击破坏后,随着气体压力增加以及气楔作用的增强,瓦斯流动形式可由孔隙流动依次转变为孔隙流动-裂隙流动并存和裂隙流动;裂隙扩展和流动形式共同影响含瓦斯煤渗流规律,含瓦斯煤渗透率随瓦斯压力的增大总体上符合先增大后减小的变化趋势。 展开更多
关键词 冲击载荷 含瓦斯煤动力学破坏特征 工业CT扫描 裂隙扩展 瓦斯渗流规律
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煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示 被引量：4
7
作者 刘操 闫江伟 +4 位作者 赵春辉 钟福平 贾天让 刘小磊 张航 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3154-3166,共13页
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?... 将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此,在弄清煤体CO_(2)解吸滞后规律的基础上,揭示超临界CO_(2)解吸滞后机理,建立煤层CO_(2)地质封存量化模型,探讨利用解吸滞后实现煤层CO_(2)长期安全封存。研究表明:煤中超临界态CO_(2)解吸滞后程度大于亚临界态CO_(2),在超临界阶段,吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征;解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO_(2)流体、最终形成了CO_(2)残余封存,例如,煤中直径40~10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30~29.12 MPa毛细压力,足以封堵超临界态CO_(2);以九里山煤样解吸等温线数据为例,采用基于煤层CO_(2)解吸滞后的地质封存量化模型,评估出900~1500 m深部二1煤层封存总量稳定在35~37 m^(3)/t,其中,吸附封存约占80%,残余封存约占15%,而结构封存仅占5%;解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO_(2)比例,原因是毛细堵塞的残余封存CO_(2)较围岩密封的游离和吸附CO_(2)更安全且没有泄露风险,煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 超临界CO_(2) 解吸滞后 残余封存 毛细压力 地质封存量化模型
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河南矿区高灰细泥煤泥水的絮凝沉降试验研究 被引量：4
8
作者 鲁忠良 王擘昊 +3 位作者 于跃先 史长亮 何俊 王婕 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期35-41,共7页
目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高... 目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高灰细泥的特性,方法通过设计正交试验测试不同种类的絮凝剂和搅拌速度对煤泥水的沉降率的影响及其之间的相互作用的效果,提高煤泥水沉降效率。结果结果表明:六偏磷酸钠与聚丙烯酰胺的分散性能及絮凝性能更优,搅拌速度、六偏磷酸钠用量、聚丙烯酰胺用量对高灰细泥煤泥水沉降率的影响程度依次减小,搅拌速度和聚丙烯酰胺用量之间的相互关系对沉降率影响最为显著;当六偏磷酸钠用量40.08 mg/L、聚丙烯酰胺用量5.75 mg/L、搅拌速度411.12 r/min,沉降率可达95.5%,沉降率提高的原因在于高灰细泥絮凝过程中絮团成球明显,絮凝剂的桥接作用可以使分散颗粒聚团并发展为球形,长条不规则颗粒明显减少,颗粒群粒形的改变有助于煤泥水的沉降,在一定搅拌速度下粒形保持较为规整,可增加沉降概率,使煤泥水得以有效沉降。结论通过改善煤泥水中颗粒的粒度粒形特性,可以有效提高河南矿区高灰细泥煤泥水的沉降效率。研究结果可为处理高灰细泥煤泥水提供理论支持和实践参考。 展开更多
关键词 河南矿区 煤泥水 高灰细泥 沉降率 粒形
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煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型 被引量：76
9
作者 李志强 刘勇 +1 位作者 许彦鹏 宋党育 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期633-643,共11页
为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规... 为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规律惟一。经典扩散模型不能准确描述瓦斯扩散全过程,误差极大,进而发现了煤粒瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了煤粒多尺度孔隙分布的新物理模型,新模型假设煤粒中孔隙呈非均质多尺度形态分布,并具有自相似分形结构,这种多尺度分形结构孔隙决定了煤粒扩散系数的多级分布,进而决定了瓦斯宏观扩散力学机理,即,煤体由表及里,孔隙由大到小分级分布,其扩散系数亦相应的由大到小逐级递减。扩散初期,瓦斯从扩散系数较大的大孔隙中快速逸出,扩散后期,从扩散系数较小的小孔隙中慢速逸出,直至深达微孔内部。正是这种逐级递减的孔隙形态及相应的多级扩散系数分布,形成了瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的扩散机理。根据这一物理假设,引入初始扩散系数D0、扩散系数衰减系数β两个参数反映扩散系数动态衰减特征,提出了动扩散系数数学模型,经200余组数据检验,新模型能较准确描述各条件下的煤粒瓦斯(CH4,CO2,N2)扩散全过程。新模型涵盖了经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型,将其推广到了多孔隙维度,并能解释经典单孔隙扩散模型出现的问题,新模型在准确性、简单性、解释性、预测性上优于国外双孔隙模型及其它经验公式。多尺度动扩散系数扩散模型为准确计算瓦斯(煤层气)含气量、储量、突出预测指标,解释各种条件下的瓦斯扩散机理提供了新物理模型和计算新方法。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 扩散模型 扩散系数 动态
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基于工业CT扫描的瓦斯压力影响下含瓦斯煤裂隙动态演化特征 被引量：41
10
作者 王登科 张航 +5 位作者 魏建平 吴岩 张宏图 姚邦华 付建华 赵立桢 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3550-3564,共15页
为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了... 为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了含瓦斯煤的数字化模型,运用图像分析处理软件对数字化模型进行了裂隙结构的精确提取,实现了含瓦斯煤内部裂隙结构空间形态的可视化展布,并结合分形理论对含瓦斯煤内部裂隙结构进行了定性和定量分析。研究结果表明:围压一定时,不同瓦斯压力下受载含瓦斯煤的全应力-应变曲线变化趋势大致相同,均经历了5个变形阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段和残余变形阶段,含瓦斯煤的峰值强度、弹性模量和残余强度均随瓦斯压力的增大而线性减小;全应力-应变过程中,在瓦斯压力作用下,含瓦斯煤二维裂隙的分形维数和裂隙像素比变化趋势基本一致,呈现出先减少(或不变)后加速增大再增速放缓的变化规律;含瓦斯煤三维裂隙的裂隙率、裂隙密度和三维分形维数变化趋势基本一致,均呈现出缓慢下降、缓慢增长和急剧增长的三阶段式演化规律;破坏失稳后,含瓦斯煤裂隙像素比和二维分形维数随瓦斯压力的增加而线性增大,并且含瓦斯煤的裂隙密度、裂隙率和三维分形维数也随之线性增加;瓦斯气体的存在促进了受载含瓦斯煤的裂隙扩展和贯通,二维裂隙和三维裂隙的数量及网络复杂程度随着瓦斯压力的升高均增大;吸附瓦斯的非力学作用和游离瓦斯的气楔膨胀作用共同导致了含瓦斯煤力学性质的整体弱化。 展开更多
关键词 裂隙动态演化 瓦斯压力 工业CT扫描 三维数字重构 分形维数
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基于地质单元的邹庄矿瓦斯异常区划分 被引量：12
11
作者 雷东记 李钰魁 +2 位作者 张玉贵 郭晓洁 孟慧 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期15-21,共7页
为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了... 为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了预测瓦斯地质异常区的数学模型,并利用工作面效检指标验证模型的有效性;以实际采掘过程中发生动力现象点为临界点,对其相应指标赋临界值,最终形成了以瓦斯含量(7 m3/t)、相对瓦斯涌出量(6.3 m3/t)和构造煤厚度(1.5 m)为核心的瓦斯预测体系。 展开更多
关键词 安全工程 地质单元 瓦斯地质区划 预测模型 临界指标
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含瓦斯煤自然吸水渗吸试验研究及机理探析 被引量：14
12
作者 王兆丰 苏伟伟 +1 位作者 陈向军 吴家浩 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第8期72-76,96,共6页
为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置... 为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置换为游离态,验证了渗吸现象;在相同吸附平衡压力下,随着含水率增加,游离瓦斯增量和渗吸率均逐渐增大,在含水率2%～6%区间呈线性增加,随后增长梯度减缓,逐渐趋于稳定,表明存在极限含水率可使渗吸效应最强;在不同瓦斯吸附平衡压力下,煤样自然吸水的最大渗吸率趋于相等。试验验证了渗吸是利用煤体双重介质特性提供水分运移动力,水分强于甲烷的吸附能力进一步置换吸附态瓦斯,促进煤体瓦斯解吸,降低瓦斯含量。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 自然吸水 渗吸 极限含水率 吸附能力
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软硬煤瓦斯解吸规律及影响因素的实验研究 被引量：8
13
作者 郝富昌 抄隆霄 +1 位作者 孙丽娟 刘彦伟 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期42-46,共5页
为了研究软硬煤瓦斯解吸规律,搭建了大质量瓦斯解吸实验系统,进行了不同变质程度软硬煤的瓦斯解吸实验,对比分析了软硬煤的孔隙结构特征,查明了软硬煤的瓦斯解吸规律及影响因素。研究结果表明:软煤相对于硬煤,具有更多的瓦斯解吸总量和... 为了研究软硬煤瓦斯解吸规律,搭建了大质量瓦斯解吸实验系统,进行了不同变质程度软硬煤的瓦斯解吸实验,对比分析了软硬煤的孔隙结构特征,查明了软硬煤的瓦斯解吸规律及影响因素。研究结果表明:软煤相对于硬煤,具有更多的瓦斯解吸总量和更快的解吸速度,采用幂函数可以较好的描述软硬煤的解吸规律,煤的破坏类型和变质程度是影响瓦斯解吸量的主要因素;软硬煤瓦斯解吸规律的差异性主要受煤的孔隙结构影响,软煤总孔容是硬煤的1.18~2.14倍,且软煤中孔及大孔更为发育,这为瓦斯解吸提供了更优质的通道;软煤相对硬煤在同等条件下变质程度更高,煤吸附甲烷的能力更强,这有利于软煤瓦斯解吸量的增加及解吸速度的加快。研究成果为准确测试煤层瓦斯含量和钻屑解吸指标提供了理论依据。 展开更多
关键词 瓦斯解吸规律 软硬煤 影响因素 孔隙结构 破坏类型
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基于多物理场耦合的顺层钻孔瓦斯抽采参数优化研究 被引量：14
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作者 刘佳佳 贾改妮 +1 位作者 王丹 马权 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第7期115-119,156,共6页
为了揭示多物理场耦合作用下本煤层顺层钻孔瓦斯抽采渗流机制,建立了考虑Klinkenberg效应、有效应力和解吸收缩影响的流固耦合模型,运用该模型对本煤层顺层钻孔抽采参数进行优化。结果表明:抽采时间对有效抽采半径影响非常显著,钻孔抽采... 为了揭示多物理场耦合作用下本煤层顺层钻孔瓦斯抽采渗流机制,建立了考虑Klinkenberg效应、有效应力和解吸收缩影响的流固耦合模型,运用该模型对本煤层顺层钻孔抽采参数进行优化。结果表明:抽采时间对有效抽采半径影响非常显著,钻孔抽采1 d时有效抽采半径为0.38 m,钻孔抽采10 d时有效抽采半径的范围仅增加1.55倍,抽采180 d时有效抽采半径的范围增加8.26倍;在高瓦斯压力区域,煤层钻孔周围煤体的孔隙率、渗透率呈现下降趋势,随着钻孔抽采影响程度的减小,煤基质解吸收缩效应逐渐加强,孔隙率、渗透率下降趋势逐渐缓慢,模拟结果与理论分析相吻合;随着抽采钻孔直径的增加,钻孔周围煤体的瓦斯压力降低范围逐渐增大,有效抽采半径与钻孔直径之间满足幂函数关系,在保证钻孔抽采效果的前提下,确定某矿29031工作面最合理的钻孔直径为94 mm。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 顺层钻孔 Klinkenberg效应 多物理场 流固耦合
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微波间断加载作用下煤中瓦斯解吸响应特征实验研究 被引量：1
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作者 王志军 李宁 +1 位作者 魏建平 马小童 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期76-80,共5页
为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:... 为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:微波作用对煤中瓦斯解吸具有明显的促进作用,微波作用时间越长,解吸量越大,解吸率越高。在微波作用40 s条件下,微波间断加载作用使得煤样瓦斯解吸量增加290%,解吸率达到87%,解吸速度最大提高率为1 020%。 展开更多
关键词 微波作用 甲烷 解吸 热效应
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水淹环境下煤层瓦斯解吸特性的实验研究 被引量：1
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作者 肖知国 张晓鹏 +2 位作者 郝梅 唐志昊 刘永强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期37-43,共7页
在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均... 在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均出现大幅降低,三者均与水淹时长线性关系明显;低场核磁共振测试表明,随着水淹时长增加,进入煤体孔隙中的水分增加。经理论分析,提出水淹环境下煤层瓦斯解吸的动力机制,当水分进入煤的孔-裂隙中时瓦斯既受到自身残余压力的动力作用,又受到孔-裂隙中水的阻力作用,当动力大于阻力时,瓦斯冲破水膜束缚;当阻力大于动力时,产生水锁效应;随着水淹时长增加,水分侵入煤体的深度增加,水分被排出的难度增加,从而水锁效应增强。 展开更多
关键词 水淹环境 煤层 瓦斯 解吸特性 动力机制
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瓦斯氛围下煤-水界面润湿特性及其影响机制 被引量：5
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作者 岳基伟 王辰 +5 位作者 石必明 王兆丰 徐金林 韩奇峻 孙永鑫 梁跃辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4325-4335,共11页
煤层注水被广泛用于煤层瓦斯治理,其治理瓦斯的效果关键在于水分对含瓦斯煤体的润湿效果,然而高瓦斯煤层中瓦斯严重干扰着水分对煤体的润湿。为弄清瓦斯氛围下水分对煤体的润湿特性,采用自研的瓦斯氛围下煤-水接触角测试装备及自开发的... 煤层注水被广泛用于煤层瓦斯治理,其治理瓦斯的效果关键在于水分对含瓦斯煤体的润湿效果,然而高瓦斯煤层中瓦斯严重干扰着水分对煤体的润湿。为弄清瓦斯氛围下水分对煤体的润湿特性,采用自研的瓦斯氛围下煤-水接触角测试装备及自开发的瓦斯氛围下水的表面张力测试软件,研究了瓦斯氛围下煤-水界面润湿参数,阐释了瓦斯氛围下煤-水界面的润湿特性,并揭示了其影响机制。研究结果表明:瓦斯氛围下随着瓦斯压力的增加,水的表面张力、煤的表面能及黏附功逐渐减小,煤-水接触角及煤-水界面能逐渐增加,水对煤的润湿效果变差;基于煤的工业分析、元素分析及微光谱图分析,建立了无烟煤的分子结构模型,分子式为C_(99)H_(54)N_(2)O_(3)S,煤分子模型的桥碳比为0.61,其与^(13)C-NMR谱图的桥碳比一致;瓦斯氛围下煤水微观润湿体系中,煤水交界面以下,水分子的相对浓度随着瓦斯压力的增大而减小;煤水交界面以上,瓦斯压力越大,水分子相对浓度峰值越大;瓦斯氛围下煤水微观润湿体系中,随着瓦斯压力的增加,水分子的吸附程度减弱,煤中瓦斯被置换的程度减小,甲烷分子的扩散系数减小,水分子分散程度增加,聚集程度减弱,水分子的扩散系数增加。 展开更多
关键词 瓦斯压力 煤层注水 润湿 表面张力 煤水接触角
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高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究 被引量：9
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作者 申晓静 岳基伟 +3 位作者 梁跃辉 王辰 徐金林 韩奇峻 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-184,共9页
深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对... 深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。 展开更多
关键词 高温高压 煤体吸附瓦斯 吸附特性 绝对吸附量 过剩吸附 等量吸附热
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瓦斯隧道穿越构造煤层施工风险的模糊层次评价 被引量：7
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作者 云峰 黄飞 +4 位作者 安俊杰 黄小亮 张培浩 柳盼盼 刘勇 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3447-3454,共8页
为了科学评价瓦斯隧道穿越构造煤层施工的风险程度,从而为瓦斯隧道的施工安全与成本控制提供决策判据,以某在建公路瓦斯隧道为工程依托开展了风险评价研究。首先,根据隧道的地质特征与施工情况进行了风险因素辨识,构建了瓦斯隧道穿越构... 为了科学评价瓦斯隧道穿越构造煤层施工的风险程度,从而为瓦斯隧道的施工安全与成本控制提供决策判据,以某在建公路瓦斯隧道为工程依托开展了风险评价研究。首先,根据隧道的地质特征与施工情况进行了风险因素辨识,构建了瓦斯隧道穿越构造煤层施工的安全评价体系;其次,采用层次分析法构造判断矩阵并通过专家打分的方法对安全评价体系中的各级指标进行权重赋值;最后,采用三级模糊综合评价法进行了风险定量计算。结果表明:瓦斯隧道穿越构造煤层施工过程中潜在9种固有风险因素和11种施工风险因素;施工因素对瓦斯隧道施工风险的影响权重为0.7632,而固有因素的影响权重为0.2368;三级模糊综合评价的计算结果显示该依托工程进行揭煤施工时发生事故的风险概率为61,对应为一般风险。评价结果成功应用于依托工程安全快速穿越构造煤层施工,表明所构建的安全评价体系与风险评价方法具有可靠性,可为同类型的瓦斯隧道施工风险评价提供佐证。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯隧道 构造煤层 模糊层次分析 风险评价
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掘进工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷的数值模拟 被引量：4
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作者 高建良 陈太东 +2 位作者 王文祺 吴泽琳 蔡行行 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期688-694,共7页
为了研究不同体积瓦斯爆炸条件下风门的冲击载荷变化规律,运用流体力学软件Fluent,结合宁煤集团羊场湾煤矿实际情况,对掘进工作面瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟,得到了瓦斯积聚范围对风门冲击载荷的影响规律。结果表明:直巷风门和支... 为了研究不同体积瓦斯爆炸条件下风门的冲击载荷变化规律,运用流体力学软件Fluent,结合宁煤集团羊场湾煤矿实际情况,对掘进工作面瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟,得到了瓦斯积聚范围对风门冲击载荷的影响规律。结果表明:直巷风门和支路风门的冲击载荷在前驱压力波的作用下出现第一次峰值,在反射冲击波的作用下出现第二次峰值;直巷风门的载荷峰值与瓦斯积聚范围近似为二次函数关系,支路风门的载荷峰值与瓦斯积聚范围近似为线性函数关系;随瓦斯积聚范围增加,支路风门的二次载荷峰值逐渐逼近甚至超过一次载荷峰值;瓦斯积聚范围超过50 m时,依据超压破坏准则,支路风门和直巷风门的载荷峰值均超过破坏载荷,两风门先后发生破坏。 展开更多
关键词 安全工程 掘进工作面 瓦斯爆炸 风门 冲击载荷 数值模拟
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