软硬煤瓦斯解吸规律及影响因素的实验研究 被引量：8

1

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

2

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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平顶山东部矿区地应力场特征及其对煤与瓦斯突出的影响 被引量：2

3

作者 李钰魁 雷东记 +1 位作者 张玉贵 闫江伟 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期114-119,共6页

为了研究平顶山东部矿区地应力场特征,以及地应力对煤与瓦斯突出的影响,利用地应力实测资料,运用理论分析和数理统计计算相结合的方法,系统研究了东部矿区地应力的分布规律;并且进行了地应力区块划分,揭示了东部矿区地应力在突出中的作... 为了研究平顶山东部矿区地应力场特征,以及地应力对煤与瓦斯突出的影响,利用地应力实测资料,运用理论分析和数理统计计算相结合的方法,系统研究了东部矿区地应力的分布规律;并且进行了地应力区块划分,揭示了东部矿区地应力在突出中的作用。结果表明:1)东部矿区地应力场以水平构造应力为主,最大主应力方向为NEE-SWW向,最大水平主应力百米梯度为5.4 MPa左右,该区域内集聚了较高的水平构造应力,应力场类型为大地动力场;2)依据最大水平主应力随埋深增加而增大的应力梯度线,将东部矿区划分为应力升高区和应力梯度区;3)应力升高区由于地应力集中,提供了突出的动力,构造煤的发育则减少了突出阻力,造成了该区域频繁发生突出事故,突出的主导因素为地应力。 展开更多

关键词 安全工程 地应力 地质构造 区块划分 煤与瓦斯突出

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基于Klinkenberg效应影响的煤体瓦斯渗流规律及其渗透率计算方法 被引量：34

4

作者 王登科 魏建平 +1 位作者 付启超 刘勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2029-2036,共8页

针对气体渗流存在的Klinkenberg效应,利用自主研发的三轴瓦斯渗流实验系统,对煤层瓦斯的渗流特性进行了研究。通过实验数据分析和理论推导,提出了一种综合气体动力黏度和压缩因子影响及克氏效应的煤层瓦斯渗透率计算方法。通过比较传统... 针对气体渗流存在的Klinkenberg效应,利用自主研发的三轴瓦斯渗流实验系统,对煤层瓦斯的渗流特性进行了研究。通过实验数据分析和理论推导,提出了一种综合气体动力黏度和压缩因子影响及克氏效应的煤层瓦斯渗透率计算方法。通过比较传统的拟压力法计算结果,考虑克氏效应方法在理论上和数据处理结果上更合理、更准确。研究结果表明:1克氏效应对煤层瓦斯渗流影响明显,利用考虑克氏效应方法评估的渗透率结果正确,能充分反映出气体渗流的真实状态。2吸附解吸作用对煤层瓦斯渗透性有一定的影响,其影响结果是导致煤层绝对渗透率的降低。3处于标准状况附近的气体,可以忽略动力黏度和压缩因子对其渗透性的影响,离开标准状况较远的气体,需要考虑动力黏度和压缩因子对其渗透性的影响。研究结果对正确认识克氏效应和选择更精确的含瓦斯煤渗透率计算方法具有一定的指导价值。 展开更多

关键词 煤层瓦斯 渗流规律 Klinkenberg效应 渗透率 吸附解吸

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干燥及饱和含水煤样超声波特征的实验研究 被引量：25

5

作者 王云刚 李满贵 +1 位作者 陈兵兵 代少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2445-2450,共6页

采用超声波透射法对无烟煤、焦煤和肥煤煤样在干燥及自然饱和吸水状态进行超声波测试实验,利用快速傅里叶变换对超声波信号进行了频谱分析,研究干燥及自然饱和吸水状态下煤样超声波特征。研究结果表明:在干燥或自然饱和吸水状态下,同种... 采用超声波透射法对无烟煤、焦煤和肥煤煤样在干燥及自然饱和吸水状态进行超声波测试实验,利用快速傅里叶变换对超声波信号进行了频谱分析,研究干燥及自然饱和吸水状态下煤样超声波特征。研究结果表明:在干燥或自然饱和吸水状态下,同种煤样的纵波波速相差较小;在干燥和自然饱和吸水两种状态下,无烟煤煤样纵波速度最大,肥煤纵波速度最小,焦煤介于两者之间,煤样纵波速度与其密度呈正相关、与孔隙率和变质程度呈负相关关系。焦煤和肥煤煤样在自然饱和吸水状态下纵波波速高于其在干燥状态下的纵波波速,无烟煤则相反;焦煤和肥煤煤样的纵波波速对水的敏感性大于无烟煤纵波波速对水的敏感性,这是由水分子在煤样孔隙中的运动形式决定的。煤样自然饱和吸水后,其主频率值有所下降,出现"频率漂移"的现象,使其能量多集中在低频部分;在煤样中传播的超声波信号的波速和主频率值能够反映煤样内部的孔隙、微裂隙等结构情况及其含水情况。 展开更多

关键词 煤样 干燥 自然饱和 超声波 快速傅里叶变换 主频率值

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瓦斯抽采半径确定方法的比较及存在问题研究 被引量：117

6

作者 郝富昌 刘明举 孙丽娟 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第12期55-58,110,共5页

为快速有效消除采掘工作面的突出危险性,论述了确定瓦斯抽采半径的各种方法,指出了确定瓦斯抽采半径存在的问题,并对确定瓦斯抽采半径应深入研究的方向进行展望。研究结果表明:现场测试瓦斯抽采半径存在测试难度较大、精度较差、测试结... 为快速有效消除采掘工作面的突出危险性,论述了确定瓦斯抽采半径的各种方法,指出了确定瓦斯抽采半径存在的问题,并对确定瓦斯抽采半径应深入研究的方向进行展望。研究结果表明:现场测试瓦斯抽采半径存在测试难度较大、精度较差、测试结果仅是区间值等问题,现场实测法不能随瓦斯地质条件的改变动态确定瓦斯抽采半径;数值模拟方法确定的抽采半径未考虑含瓦斯煤的流变特性,确定的有效抽采时间存在较大误差,今后应加强考虑煤的流变特性的抽采过程的流固耦合研究,以确定合理的抽采半径,为瓦斯灾害防治提供依据。 展开更多

关键词 瓦斯抽采半径 煤与瓦斯突出 埋藏深度 示踪气体 瓦斯压力

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基于熵权灰色关联法的煤与瓦斯突出主控因素分析 被引量：20

7

作者 王云刚 周辰 +1 位作者 李辉 张宏图 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期5-9,共5页

煤与瓦斯突出主控因素的科学确定是突出预测及防治的重要前提条件。根据突出综合作用假说及瓦斯地质理论确定了平顶山东部矿区的突出影响因素为开采深度、瓦斯、煤的物理力学性质、地质构造、煤层和构造煤厚度及煤层透气性系数。建立了... 煤与瓦斯突出主控因素的科学确定是突出预测及防治的重要前提条件。根据突出综合作用假说及瓦斯地质理论确定了平顶山东部矿区的突出影响因素为开采深度、瓦斯、煤的物理力学性质、地质构造、煤层和构造煤厚度及煤层透气性系数。建立了熵权灰色关联分析模型,分析得出平顶山东部矿区突出影响因素的熵权灰色关联序为开采深度、瓦斯压力、断层特征系数、煤厚特征系数、f、Δp、煤体破碎程度、透气性系数。结合平顶山东部矿区的实际情况分析突出影响因素的重要性,验证了熵权灰色关联法计算得到的关联序结果是正确的。结果表明,熵权灰色关联方法具有模糊、随机、灰色等特征,对数据要求较低且计算量小,应用该方法分析突出主控因素是可行和有效的。 展开更多

关键词 安全工程 煤与瓦斯突出 主控因素 灰色关联度 熵权

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含水率对含瓦斯煤的渗流特性影响试验研究 被引量：56

8

作者 魏建平 位乐 王登科 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期97-103,共7页

利用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统,测定煤样在含水率、围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到含水率与含瓦斯煤渗透特性之间的关系表达式,揭示了受水分影响的含瓦斯煤渗透特性的一些新的认识:①不同含水率煤样,固定瓦斯... 利用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统,测定煤样在含水率、围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到含水率与含瓦斯煤渗透特性之间的关系表达式,揭示了受水分影响的含瓦斯煤渗透特性的一些新的认识:①不同含水率煤样,固定瓦斯压力条件下,含瓦斯煤渗透率随围压的增大而减小,且呈指数函数关系;②不同含水率条件下的含瓦斯煤,随着瓦斯压力的增大,含瓦斯煤渗透率的先减小后增大,呈现出"V"字型变化趋势,具有明显的Klinkenberg效应;③瓦斯压力对含瓦斯煤渗透性的影响大于围压的影响;④恒定温度环境条件下,含水率对含瓦斯煤的渗透性有很明显的影响,随着煤样中含水率的增加,含瓦斯煤的渗透率逐渐减小,整体呈负指数关系。 展开更多

关键词 含水率 渗透率 含瓦斯煤 渗流特性

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地面垂直钻孔预抽特厚煤层瓦斯数值试验与应用 被引量：17

9

作者 袁亮 刘业娇 +4 位作者 田志超 唐春安 薛俊华 段昌瑞 张寒 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期370-378,共9页

为解决塔山煤矿高强度开采条件下瓦斯低含量、高涌出的问题,同时为了弥补大型物理实验和现场试验成本高、操作难的缺点,根据该矿8101工作面所属区域煤层的地质和瓦斯赋存条件,确定了数值试验方案,对地面垂直钻孔预抽特厚煤层瓦斯的效果... 为解决塔山煤矿高强度开采条件下瓦斯低含量、高涌出的问题,同时为了弥补大型物理实验和现场试验成本高、操作难的缺点,根据该矿8101工作面所属区域煤层的地质和瓦斯赋存条件,确定了数值试验方案,对地面垂直钻孔预抽特厚煤层瓦斯的效果进行优化分析。基于煤岩(体)的孔隙特征,构建了含瓦斯煤岩(体)破裂过程气-固耦合和渗透率-损伤耦合数学本构模型。采用RFPA^(2D)瓦斯分析版软件建立地面钻孔抽放瓦斯的数值计算模型,设置有关简化条件、边界条件和物性参数,通过数值试验得出:地面垂直钻孔的终孔位置布置在煤层底部比较合理;在综合考虑地面垂直钻孔投入成本和瓦斯抽采效果的基础上,确定地面垂直钻孔间距为50～60 m比较合理。同时,由8101工作面地面垂直钻孔抽采煤层瓦斯的实际应用效果分析可知,当地面垂直钻孔的终孔位置布置在煤层底部,且钻孔间距布置为50m时,能够实现良好的瓦斯抽放效果,这也从一定程度上进一步验证了数值试验的合理性和可行性。 展开更多

关键词 地面垂直钻孔 含瓦斯煤层 数值试验 终孔位置 钻孔间距

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煤体瓦斯放散特性电场响应研究 被引量：3

10

作者 雷东记 张玉贵 +1 位作者 孟慧 薛群山 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期72-77,共6页

针对含瓦斯煤放散特性的电场响应,对不同煤阶的煤样施加不同静电压,测试其放散初速度,结果表明,静电场具有提高瓦斯放散初速度的作用,受其影响程度由大到小为烟煤(YM)构造煤、烟煤(YM)非构造煤、无烟煤(WYM)非构造煤、无烟煤(WYM)构造... 针对含瓦斯煤放散特性的电场响应,对不同煤阶的煤样施加不同静电压,测试其放散初速度,结果表明,静电场具有提高瓦斯放散初速度的作用,受其影响程度由大到小为烟煤(YM)构造煤、烟煤(YM)非构造煤、无烟煤(WYM)非构造煤、无烟煤(WYM)构造煤。这一现象符合不同煤级自由基浓度的分布规律,利用灰色关联分析法验证了静电场是通过影响煤岩组分中固定碳来宏观改变瓦斯放散速度,分析其影响机理,静电场下煤与瓦斯分子发生极化,增加了吸附势阱深度,计算静电压下煤表面能的变化,即电压升高,煤表面能降低值增大,两者都使得煤表面吸附更多瓦斯,提高了瓦斯放散时的瞬时瓦斯压力梯度,从而促使瓦斯放散初速度加快。 展开更多

关键词 安全工程 静电场 瓦斯放散 极化性 表面能

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基于力学分析的深井煤与瓦斯突出临界值研究 被引量：2

11

作者 赵发军 郝富昌 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期91-94,共4页

为研究应力对深井煤与瓦斯突出工作面的影响,采用力学模型分析了平行六面微元体各个面的受力情况,结合煤体强度理论和矿山压力理论,从煤体所受瓦斯压力、地应力和煤体破坏条件等方面入手,研究了三轴应力态下煤体力平衡问题。探讨了瓦斯... 为研究应力对深井煤与瓦斯突出工作面的影响,采用力学模型分析了平行六面微元体各个面的受力情况,结合煤体强度理论和矿山压力理论,从煤体所受瓦斯压力、地应力和煤体破坏条件等方面入手,研究了三轴应力态下煤体力平衡问题。探讨了瓦斯压力、地应力、煤壁支撑力等参数和煤与瓦斯突出之间的关系。结果表明,煤与瓦斯突出的瓦斯压力临界值由采场内的应力、煤壁支撑力和煤的力学参数等确定,综合考虑上述因素后,对煤与瓦斯突出预测时瓦斯压力临界值进行了理论推导和关键参数修正,建立了包含应力、采场条件和煤的力学参数的推算瓦斯压力临界值的理论模型,并对理论模型的可靠性进行了分析。突出实例的反演表明在深部开采时,如果不考虑应力对煤与瓦斯突出的影响,会出现预测结果偏差而影响安全生产。建立的理论模型可对这种偏差进行分析和校正。 展开更多

关键词 安全工程 应力 瓦斯压力临界值 深部开采 模型

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构造煤孔隙结构与瓦斯耦合特性研究 被引量：27

12

作者 姜家钰 雷东记 +1 位作者 谢向向 张大伟 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期123-128,共6页

利用压汞法、低温氮吸附法、瓦斯等温吸附和解吸试验对平煤八矿构造煤和共生原生结构煤进行综合分析,探讨了构造煤孔隙结构与瓦斯耦合特性。结果表明,构造煤以微孔为主,中孔和大孔相对发育且含较多细颈瓶孔,孔隙连通性差。与共生原生结... 利用压汞法、低温氮吸附法、瓦斯等温吸附和解吸试验对平煤八矿构造煤和共生原生结构煤进行综合分析,探讨了构造煤孔隙结构与瓦斯耦合特性。结果表明,构造煤以微孔为主,中孔和大孔相对发育且含较多细颈瓶孔,孔隙连通性差。与共生原生结构煤相比,构造煤各孔径阶段的孔容和孔比表面积都有所增加。构造煤比表面积的增加具有阶段性,即孔径〈1.2 nm时为慢增加阶段,孔径=1.2-4.9nm时为快增加阶段,孔径〉4.9 nm时为稳定阶段。构造煤极限瓦斯吸附量a的增大与比表面积快增加阶段关系密切,但小于其BET比表面积的增幅。瓦斯解吸初期0-2 min内构造煤瓦斯解吸速度和解吸量明显大于共生原生结构煤,与中孔和大孔的变化一致,2 min以后瓦斯解吸迅速衰减。低煤体强度、高瓦斯含量的构造煤以气-煤共溶体形式储集更多弹性潜能,突然卸压时瓦斯膨胀能迅速释放,煤层中发育的构造煤增加了煤与瓦斯突出的危险性。 展开更多

关键词 安全工程 构造煤 孔隙结构 吸附 解吸 煤与瓦斯突出

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加卸载速率对含瓦斯煤损伤-渗透时效特性影响试验研究 被引量：4

13

作者 徐超 王硕 +3 位作者 王一然 宋桂军 蔡永博 付强 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期93-101,共9页

为探索轴压加载速率和围压卸载速率对采动含瓦斯煤损伤-渗透时效特性的影响规律,利用煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪开展了不同加卸载速率条件下煤体损伤-渗透试验。研究结果表明,轴压加载速率或围压卸载速率越高,试样损伤破坏的时... 为探索轴压加载速率和围压卸载速率对采动含瓦斯煤损伤-渗透时效特性的影响规律,利用煤岩吸附-渗流-力学耦合特性测定仪开展了不同加卸载速率条件下煤体损伤-渗透试验。研究结果表明,轴压加载速率或围压卸载速率越高,试样损伤破坏的时间响应越快,峰值强度呈小幅度降低,即加卸载速率显著影响着试样损伤破坏的时效特性,但对试样抵抗破坏的能力影响较小;加卸载速率较低时试样呈相对稳态损伤,加卸载速率较高时试样损伤程度较高且呈非稳态损伤特征,易发生突崩式破坏;加卸载速率越高,则试样渗透率的时间响应越快,增幅越大,恒轴压卸围压试样的峰后渗透率可达到原始渗透率的163.0%~206.3%;围压卸载对采动煤体损伤-渗透的影响作用远大于轴压加载,因此在工程实践中需适当控制煤层开采速度,以有效避免煤岩瓦斯动力灾害。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 加卸载速率 损伤演化 渗透率 时效特性

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基于电磁辐射峰谷比值法的煤与瓦斯突出预警 被引量：8

14

作者 陈亮 范志浩 +1 位作者 付江伟 周银波 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期94-98,共5页

为了提高电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险的准确性,减少误报现象,在分析大量电磁辐射现场数据基础上,基于电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险原理,提出了电磁辐射峰谷比值法,利用正态分布统计特征计算每个班次的电磁辐射瞬时强度峰值均值和谷... 为了提高电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险的准确性,减少误报现象,在分析大量电磁辐射现场数据基础上,基于电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险原理,提出了电磁辐射峰谷比值法,利用正态分布统计特征计算每个班次的电磁辐射瞬时强度峰值均值和谷值均值,并将其比值作为煤与瓦斯突出危险性的预警值。最后,将该方法应用于义忠煤矿11112风巷掘进工作面,研究结果表明:与临界值系数和动态变化趋势系数法相比,峰谷比值法误报较低,预警准确性高,能够很大程度上减少误报对生产的影响。 展开更多

关键词 电磁辐射 峰谷比值法 煤与瓦斯突出 预警

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矿井CO气体成因类型及机理辨识分析 被引量：23

15

作者 贾海林 余明高 徐永亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1812-1818,共7页

针对采煤作业空间CO气体异常,来源及成因类型不清等问题,综合运用矿井火灾学、煤田地质学、瓦斯地质学及煤化学等多学科理论,提出了CO气体成因类型由原生CO气体和次生CO气体构成。原生CO气体是煤化作用阶段的非烃类气体产物之一;次生CO... 针对采煤作业空间CO气体异常,来源及成因类型不清等问题,综合运用矿井火灾学、煤田地质学、瓦斯地质学及煤化学等多学科理论,提出了CO气体成因类型由原生CO气体和次生CO气体构成。原生CO气体是煤化作用阶段的非烃类气体产物之一;次生CO气体是指煤机械破碎激活脱羰分解产生的CO气体,煤常温氧化和煤升温氧化过程产生的CO气体,也包括井下炸药爆破和防爆机车运行释放的CO气体。对原生CO气体和次生CO气体中煤机械破碎脱羰分解产生的CO气体和煤氧复合分解的CO气体的产生机理分别进行了阐述分析。分析了煤升温氧化过程CO气体发生量与煤体温度之间的对应关系及煤升温氧化生成CO气体的活化能。探讨了煤层原生CO气体含量测试及CO来源辨识方面存在的问题,提出了CO气体综合控制与治理的研究方向。 展开更多

关键词 原生CO气体 次生CO气体 CO气体成因类型 CO气体产生机理

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考虑流变特性的水力冲孔孔径变化规律及防堵孔技术 被引量：33

16

作者 郝富昌 孙丽娟 左伟芹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1434-1440,共7页

通过分析水力冲孔周围煤体的受力特征,建立了考虑煤的塑性软化和扩容特性的水力冲孔周围煤体黏弹塑性模型,分析了水力冲孔的卸压增透效果和孔径变化规律,制定了防止钻孔堵塞和注气驱替技术。研究结果表明:1水力冲孔措施可以大幅度提高... 通过分析水力冲孔周围煤体的受力特征,建立了考虑煤的塑性软化和扩容特性的水力冲孔周围煤体黏弹塑性模型,分析了水力冲孔的卸压增透效果和孔径变化规律,制定了防止钻孔堵塞和注气驱替技术。研究结果表明:1水力冲孔措施可以大幅度提高周围煤体的渗透率,冲煤量越多,水力冲孔的卸压范围越大,煤体的渗透率提高的幅度越大;2由于煤的流变特性水力冲孔钻孔会产生缩孔现象,地应力越大,煤体强度越低,钻孔周围煤体的蠕变变形越剧烈,钻孔就越容易被堵塞,一旦抽采通道被堵塞,瓦斯抽采效果就会大幅度的降低;3采用下套管防堵孔技术,人工保留一条抽采通道,可长时间抽取高浓度瓦斯,抽采效果提高了2.7倍;4注气驱替与水力冲孔技术结合,单孔抽采纯量增加了8.1倍,可有效的提高瓦斯抽采效果。 展开更多

关键词 孔径变化规律 防堵孔技术 水力冲孔 蠕变变形 注气驱替

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蠕变-渗流耦合作用下不同埋深有效抽采半径研究 被引量：28

17

作者 郝富昌 刘彦伟 +1 位作者 龙威成 左伟芹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2616-2622,共7页

为了研究不同埋深有效抽采半径,建立了钻孔周围煤体黏弹塑性模型,研究了不同埋深钻孔孔径变化规律及有效抽采时间,建立了蠕变-渗流耦合作用下的瓦斯运移模型,确定了不同埋深钻孔的有效抽采半径。研究结果表明:深部煤层有效抽采半径受到... 为了研究不同埋深有效抽采半径,建立了钻孔周围煤体黏弹塑性模型,研究了不同埋深钻孔孔径变化规律及有效抽采时间,建立了蠕变-渗流耦合作用下的瓦斯运移模型,确定了不同埋深钻孔的有效抽采半径。研究结果表明:深部煤层有效抽采半径受到煤体蠕变变形加剧、渗透率降低及瓦斯压力升高的综合作用;试验矿井埋深400及600 m煤体蠕变变形较为平缓,钻孔缩孔幅度有限,仍维持较好的抽采通道,所有抽采时间均为有效抽采时间,但是埋深800 m煤体蠕变变形愈加剧烈,钻孔缩孔速度快速增加,仅30 d就会堵塞抽采通道,其有效抽采时间仅为30 d;埋深400,600和800 m钻孔3个月的有效抽采半径分别为2.88,1.62和0.82 m,数值计算结果与现场实测相吻合,研究成果可为抽采钻孔的优化布置提供参考。 展开更多

关键词 有效抽采半径 蠕变-渗流耦合 有效抽采时间 蠕变变形 瓦斯抽采

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断层分形与多重分形特征及其对突出分布的控制作用 被引量：8

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作者 陈鹏 彭是阳 +3 位作者 王鹏飞 陈学习 杨涛 刘永杰 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期47-52,共6页

为了定量化研究断层构造分布及演化特征,揭示断层构造分形特征对煤与瓦斯突出的控制作用,以焦作矿区断层体系为研究对象,利用单分形理论分析了焦作矿区断层体系的分形特征,利用多重分形理论分别对不同区域进行了多重分形研究,将单分形... 为了定量化研究断层构造分布及演化特征,揭示断层构造分形特征对煤与瓦斯突出的控制作用,以焦作矿区断层体系为研究对象,利用单分形理论分析了焦作矿区断层体系的分形特征,利用多重分形理论分别对不同区域进行了多重分形研究,将单分形与多重分形特征进行了对比分析,绘制了多重分形谱,提取了多重分形特征参数,根据焦作矿区实际发生的突出事故的统计规律,将特征参数与突出分布规律进行对比研究,结果表明:焦作矿区断层体系具有明显的分形特征,分维值较好地反映了断层的复杂程度,分维值呈现分区特征,由凤凰山断层和峪河口分为3个区域,各区分形维数与断层的实际展布形态相吻合;单分形分析仅能反映断层复杂程度,未能反映煤与瓦斯突出分布的不均衡性,焦作矿区断层分布具有多重分形特征,且不同区域的多重分形谱形状具有明显差异性;多重分形谱对称性Δf及谱宽Δα等特征参数综合反映了构造背景、断层组合和运动方式的差异,对称性Δf代表了大概率子集和小概率子集的数目,表征了大、小断层的发育程度,谱宽Δα代表了分形结构概率分布不均匀的程度,表征了断层分布的均匀程度;不同区域断层的多重分形显现存在着必然的瓦斯地质原因,谱宽Δα与各区域瓦斯突出严重程度呈现了很好的对应关系;断层多重分形特点与构造演化过程密切相关,通过对比分析不同区域断层多重分形特征,可挖掘断层构造的演化信息,深入认识断层对突出的控制作用,从而对矿区煤与瓦斯突出危险性进行区域性划分。 展开更多

关键词 瓦斯突出 区域预测 断层 多重分形 构造演化

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溃坝经济损失评估方法研究 被引量：15

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作者 王志军 宋文婷 马小童 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2014年第2期30-34,共5页

根据溃坝洪水演进特征及其对经济财产的破坏作用,提出了一种基于淹没范围区划的溃坝经济损失评估方法。为便于确定溃坝洪水财产损失率,将溃坝洪水淹没范围划分为6种区域:溃决区、毁灭区、重灾区、中灾区、轻灾区及安全区,制定了溃坝洪... 根据溃坝洪水演进特征及其对经济财产的破坏作用,提出了一种基于淹没范围区划的溃坝经济损失评估方法。为便于确定溃坝洪水财产损失率,将溃坝洪水淹没范围划分为6种区域:溃决区、毁灭区、重灾区、中灾区、轻灾区及安全区,制定了溃坝洪水淹没区划标准及每种分区财产损失率的建议表。为避免溃坝洪水淹没范围区划中的不相容问题,提出了基于物元模型的溃坝洪水淹没范围区划方法。该评估方法简便快捷,可以节省工作量,实现快速评估。 展开更多

关键词 溃坝 经济 财产损失率 评估 区划

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蠕变-渗流耦合作用下水力冲孔周围煤体渗透率时空演化规律 被引量：10

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作者 郝富昌 孙丽娟 赵发军 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期16-22,共7页

为了研究水力冲孔周围煤体瓦斯运移规律,研究了水力冲孔周围煤体的应力、体积应变和孔径变化规律,建立了蠕变-渗流耦合作用下的水力冲孔周围煤体渗透率动态演化模型,揭示了水力冲孔周围煤体渗透率的时空演化规律,阐明了蠕变变形和基质... 为了研究水力冲孔周围煤体瓦斯运移规律,研究了水力冲孔周围煤体的应力、体积应变和孔径变化规律,建立了蠕变-渗流耦合作用下的水力冲孔周围煤体渗透率动态演化模型,揭示了水力冲孔周围煤体渗透率的时空演化规律,阐明了蠕变变形和基质收缩对渗透率的控制作用机理。研究结果表明:水力冲孔措施可以大幅度提高钻孔周围煤体的渗透率,在空间上煤体渗透率随距离呈负幂函数关系迅速降低(K=2×10^(-16) r^(-2.4));在时间上煤体渗透率随抽采时间的延长而逐渐增大,但是增加梯度会逐渐降低;水力冲孔周围煤体渗透率的增加主要受到煤的蠕变变形控制,基质收缩效应虽然有利于渗透率的增加,但对渗透率的贡献远小于煤体的蠕变变形;钻孔由于蠕变变形会产生缩孔现象,很容易堵塞抽采通道,此时即使渗透率大幅度的提高,也很难保证抽采效果,因此迫切需要制定相应的防堵孔措施。 展开更多

关键词 渗透率 时空演化规律 水力冲孔 蠕变-渗流耦合 蠕变变形 基质收缩 孔径变化规律

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