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密闭取样瓦斯损失量计算方法构建及辅助计算软件开发
1
作者 温志辉 贾冉 +4 位作者 魏建平 余霄 万兆旭 王建伟 毋新亮 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第5期859-866,共8页
远距离长钻孔密闭取样技术广泛应用于瓦斯区域治理,为准确计算取样过程中的瓦斯损失量,对井下密闭取样瓦斯解吸进程及规律进行分析。基于孙重旭式模型构建损失量计算新方法,并利用C语言和MySQL数据库开发瓦斯损失量辅助计算软件。研究... 远距离长钻孔密闭取样技术广泛应用于瓦斯区域治理,为准确计算取样过程中的瓦斯损失量,对井下密闭取样瓦斯解吸进程及规律进行分析。基于孙重旭式模型构建损失量计算新方法,并利用C语言和MySQL数据库开发瓦斯损失量辅助计算软件。研究结果表明,采用新方法和辅助软件计算得到密闭取样过程中瓦斯损失量平均占瓦斯含量的13.15%;与传统“孔口接粉”取样方式相比,密闭取样对应的煤层瓦斯含量测定结果提高4.04%~6.58%;提出的新计算方法及辅助计算软件可以更准确、更便捷地计算瓦斯损失量,大幅提高瓦斯含量测定准确性,满足远距离长钻孔密闭取样对瓦斯含量精确测定的工程需求。 展开更多
关键词 瓦斯含量 密闭取样 瓦斯损失量 孙重旭式模型 辅助计算软件
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氮气幕对瓦斯爆炸进行阻爆实验 被引量：9
2
作者 路长 王鸿波 +2 位作者 张运鹏 朱寒 余明高 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期3056-3064,共9页
为阻断瓦斯爆炸在管道方向上的传播,保护管道后方区域,本文采用氮气幕来进行阻爆,所设计的实验装置在爆炸发生后能自动喷出氮气。主要研究了氮气的喷气压力和喷气时刻对阻爆功能的影响。结果表明,在喷气压力为0.1MPa时,氮气幕仅起到抑... 为阻断瓦斯爆炸在管道方向上的传播,保护管道后方区域,本文采用氮气幕来进行阻爆,所设计的实验装置在爆炸发生后能自动喷出氮气。主要研究了氮气的喷气压力和喷气时刻对阻爆功能的影响。结果表明,在喷气压力为0.1MPa时,氮气幕仅起到抑制作用,爆炸火焰能穿过整个实验管道。在喷气压力为0.2MPa时,仅部分实验能够阻爆,氮气幕产生不稳定的阻爆效果。在喷气压力为0.3MPa时,阻爆位置均稳定在左喷头和右喷头之间区域,氮气幕产生稳定地阻爆效果。喷气压力超过0.4MPa后,阻爆位置稳定在右喷头附近。在较低氮气压力0.2MPa下,喷气时刻对阻爆效果产生显著影响。随着喷气时刻延迟,氮气喷出量减小,氮气幕由不稳定阻爆变为不阻爆。喷气时刻延迟到198ms后,氮气幕便丧失阻爆功能。在喷气压力超过0.3MPa后,氮气幕阻爆效果便不受喷气时刻的影响,喷气压力对能否阻爆起决定作用。 展开更多
关键词 甲烷 爆炸 安全 氮气幕 阻爆 喷气时刻
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松软煤层无水化增透理论及技术发展趋势 被引量：1
3
作者 刘勇 张汶定 +5 位作者 陈长江 魏建平 徐向宇 张宏图 南勤聪 校朋伟 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2123-2146,共24页
在未来相当长的历史时期内,我国仍然要坚持以煤为主的基本国情。煤炭作为兜底保障能源,其高效开采对我国能源安全极为关键。但我国70%以上的煤层为低渗煤层,瓦斯抽采难度大、时间长。瓦斯抽采率低导致的采掘失衡是遏制煤炭产能释放的首... 在未来相当长的历史时期内,我国仍然要坚持以煤为主的基本国情。煤炭作为兜底保障能源,其高效开采对我国能源安全极为关键。但我国70%以上的煤层为低渗煤层,瓦斯抽采难度大、时间长。瓦斯抽采率低导致的采掘失衡是遏制煤炭产能释放的首要因素。尤其是随着浅部资源的枯竭,深部资源复杂赋存环境将使这一问题更加凸显。因此对低渗煤层增透是实现瓦斯高效抽采、解决采掘失衡、提高煤炭产量的有效手段。水力冲孔、水射流割缝和水力压裂等水力化技术因其技术装备成熟、应用灵活,是目前使用范围最广、行之有效的增透技术。然而在松软煤层应用水力化技术时,钻孔易出现塌孔,导致抱钻、喷孔、瓦斯超限等问题。相较于水力化技术,无水化技术从源头上避免了水对煤体强度的软化。采用无水化技术增透松软煤层,能实现瓦斯通道长时间保持通畅,具备高效抽采能力,符合新质生产力的发展理念。因此,无水化技术是目前突破松软煤层瓦斯高效抽采技术瓶颈的可行性方法。无水化技术种类繁多,但均没有在工程中得到应用或推广。为寻求无水化技术在瓦斯抽采领域的发展方向,促进无水化技术发展,突破松软煤层瓦斯高效抽采技术瓶颈,系统梳理了机械刀具、可控冲击波及(磨料)空气射流等10种无水化增透技术,并将其归纳为3类:机械类增透技术、电磁波/机械波增透技术及气体相关增透技术。详细阐述了其技术原理、增透机制、优势及瓶颈,提出了无水化技术在松软煤层瓦斯抽采工程中发展的可行性建议。形成以下主要结论:无水化技术是以机械力、冲击力或热应力的作用形式破裂煤岩,形成卸压区域、裂隙网络,促进瓦斯解吸、渗流,提高瓦斯抽采率。受能量密度和力传递方式的制约,多数无水化技术相较于水力化技术的卸压范围小。这是遏制无水化技术工程应用的主要因素。此外,技术装备的成熟度,可操作性和适用性也是遏制其应用的重要因素。低压(磨料)空气射流在松软煤层应用中发现,在气体压力小于1 MPa条件下,扩孔半径仍可大于1 m,能够实现煤层大范围的均匀卸压。综合能量传递效率和技术装备成熟度,低压(磨料)空气射流在进一步完善安全保障技术的条件下,具有应用推广的潜力。 展开更多
关键词 松软煤层 无水化技术 卸压增透 瓦斯抽采 空气射流
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Y型通风采煤工作面瓦斯爆炸传播规律模拟研究 被引量：4
4
作者 刘佳佳 张扬 +1 位作者 张翔 聂子硕 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期180-192,共13页
针对Y型通风采煤工作面的瓦斯爆炸传播规律,利用Fluent模拟软件,结合余吾煤矿N2105工作面实际情况开展了数值模拟研究。结果表明:模拟结果与前人的实验结果之间的最大相对误差为11.3%,最小相对误差仅为1.7%,验证了数学模型的可靠性;确... 针对Y型通风采煤工作面的瓦斯爆炸传播规律,利用Fluent模拟软件,结合余吾煤矿N2105工作面实际情况开展了数值模拟研究。结果表明:模拟结果与前人的实验结果之间的最大相对误差为11.3%,最小相对误差仅为1.7%,验证了数学模型的可靠性;确定了瓦斯爆炸数值模拟最合理的关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度分别为0.4 m、0.10 ms和1800 K;进风顺槽、胶带顺槽、回风巷道和工作面的瓦斯爆炸超压峰值与爆源之间的距离符合指数函数关系,到达超压峰值所需时间与爆源之间的距离符合线性函数关系;距巷道分叉口7.5 m处,工作面超压衰减率为41.03%,胶带顺槽超压衰减率为25.99%,发生爆炸时胶带顺槽内更危险;工作面分叉处湍流区由右侧逐渐向左侧移动,且巷道分叉处超压峰值会增大;回风巷道火焰消散时间最短,胶带顺槽火焰消散时间次之,工作面火焰消散时间最长;胶带顺槽和回风巷道火焰消散方向与瓦斯爆炸初期火焰传播方向相反,工作面火焰消散方向与瓦斯爆炸初期火焰传播方向一致。 展开更多
关键词 Y型通风 采煤工作面 瓦斯爆炸 超压峰值 火焰传播
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不同变异系数煤层应力场与瓦斯场规律的数值模拟研究 被引量：2
5
作者 王峰 刘强 +5 位作者 邱黎明 刘勇 徐九洲 郭明功 马涛 张国雷 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期268-278,共11页
为揭示煤层厚度变化对煤层突出危险性的影响,建立了煤层变形场和瓦斯场耦合模型,并基于高斯分布建立了不同煤层变异系数的煤层模型,揭示了不同变异系数下的煤层应力场和瓦斯场分布规律。结果表明:稳定煤层与非稳定煤层应力场差别显著,... 为揭示煤层厚度变化对煤层突出危险性的影响,建立了煤层变形场和瓦斯场耦合模型,并基于高斯分布建立了不同煤层变异系数的煤层模型,揭示了不同变异系数下的煤层应力场和瓦斯场分布规律。结果表明:稳定煤层与非稳定煤层应力场差别显著,非稳定煤层在煤层较薄处产生了应力集中现象,向厚煤层区域掘进时呈线性减小;煤层较厚处稳定煤层的应力大于非稳定煤层,且随着煤层变异系数的增加进一步减小;不同变异系数煤层随着变异系数的增加应力逐渐增加,主应力的增长速率随着掘进距离的增加逐渐增加;煤层厚度变化导致了煤层受到顶板的水平应力作用,在煤层较薄处,顶板水平应力指向煤层,导致煤层较薄处产生了应力集中,在煤层较厚处,顶板水平应力背离煤层,导致煤层应力相比较薄处小,且瓦斯浓度大、渗透率小、构造煤发育较多,在扰动下容易发生突出。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 煤层厚度 煤层变异系数 多物理场 瓦斯压力
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大径孔预抽煤巷条带瓦斯技术的优化及应用 被引量：9
6
作者 刘明举 盛锴 +2 位作者 郝富昌 庞学文 刘欣 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期110-113,共4页
针对孟津煤矿二2煤层弱突出危险性的特点,以及11031工作面胶带、轨道顺槽掘进速度缓慢的问题,研究不同孔径钻孔的卸压范围和抽放效果。采用大直径钻孔,钻孔分区式布置对现有区域消突技术进行优化,孔径113 mm的抽放钻孔单孔抽放瓦斯纯量... 针对孟津煤矿二2煤层弱突出危险性的特点,以及11031工作面胶带、轨道顺槽掘进速度缓慢的问题,研究不同孔径钻孔的卸压范围和抽放效果。采用大直径钻孔,钻孔分区式布置对现有区域消突技术进行优化,孔径113 mm的抽放钻孔单孔抽放瓦斯纯量为孔径94 mm的1.8倍。表明大径顺层长钻孔的应用,能够有效消除煤巷预抽条带瓦斯突出危险,提高掘进速度,确保掘进工作面的安全生产。 展开更多
关键词 预抽煤层瓦斯 煤与瓦斯突出 大直径 分区式布孔 顺层长钻孔
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套管带压固结封孔技术在瓦斯压力测定中的应用 被引量：21
7
作者 李波 李长松 +2 位作者 魏建平 韩红卫 孔祥辉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第3期34-37,共4页
针对在顶底板承压水大、裂隙发育的煤层中各种测压封孔技术所存在的问题,提出了利用套管带压固结封孔技术进行注浆封堵顶底板裂隙,阻止承压水和裂隙水进入测压室,同时减小测压室体积,缩短瓦斯压力平衡时间,实现快速准确测定煤层瓦斯压... 针对在顶底板承压水大、裂隙发育的煤层中各种测压封孔技术所存在的问题,提出了利用套管带压固结封孔技术进行注浆封堵顶底板裂隙,阻止承压水和裂隙水进入测压室,同时减小测压室体积,缩短瓦斯压力平衡时间,实现快速准确测定煤层瓦斯压力。应用该技术对鑫珠春煤矿一5煤层进行了瓦斯压力测试试验并取得成功。 展开更多
关键词 瓦斯压力 煤层测压技术 套管带压固结封孔技术
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磨料属性影响高压磨料气体射流破岩效果的理论及实验研究 被引量：10
8
作者 刘勇 张涛 +1 位作者 魏建平 梁博臣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1335-1342,共8页
为明确磨料粒径、密度和速度对磨料气体射流冲蚀率的综合影响规律,采用数值计算方法分析了磨料粒径、磨料密度、气体压力与磨料速度的耦合关系,确定了磨料速度的计算方程;在此基础上,基于弹塑性压痕断裂理论,建立了考虑时间因素的磨料... 为明确磨料粒径、密度和速度对磨料气体射流冲蚀率的综合影响规律,采用数值计算方法分析了磨料粒径、磨料密度、气体压力与磨料速度的耦合关系,确定了磨料速度的计算方程;在此基础上,基于弹塑性压痕断裂理论,建立了考虑时间因素的磨料射流冲蚀磨损率的理论计算模型,并利用高压磨料气体射流破岩实验结果对其进行了修正。研究结果表明,在固定气体压力条件下,冲蚀率随磨料粒径、密度的增加先增加后减小;粒径相较于密度对冲蚀率影响更为显著;在气体压力为20 MPa时,常用的磨料种类和粒径中80目石榴石为最优磨料;修正的磨料气体射流冲蚀理论模型数学形式简单,综合考虑了磨料的能量转化效率和磨料的破碎对冲蚀率的影响,与实验结果具有较好的一致性。 展开更多
关键词 磨料气体射流 破岩 冲蚀率 磨料属性
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我国煤与瓦斯突出特征及其对策 被引量：8
9
作者 刘明举 孟磊 +2 位作者 魏建平 王云刚 陈攀 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第6期700-704,共5页
通过对2008年所发生的煤与瓦斯突出事故进行统计分析,发现非国有煤矿成为发生煤与瓦斯突出事故的主体,煤矿的非法开采有所抬头.煤与瓦斯突出事故的时间分布特征宏观上主要集中在3月、5月和9月,微观上主要集中在交接班时间.煤与瓦斯突出... 通过对2008年所发生的煤与瓦斯突出事故进行统计分析,发现非国有煤矿成为发生煤与瓦斯突出事故的主体,煤矿的非法开采有所抬头.煤与瓦斯突出事故的时间分布特征宏观上主要集中在3月、5月和9月,微观上主要集中在交接班时间.煤与瓦斯突出事故的空间分布特征宏观上主要集中在南方省份,微观上主要集中在掘进工作面.提出关闭、整合、鉴定、瓦斯抽放、安全教育、专家会审、加强技术创新、人才培养以及监察力度等措施,对指导煤矿高产高效生产具有一定的意义. 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 特征 对策
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瓦斯涌出异常的低瓦斯矿井瓦斯赋存规律分析 被引量：7
10
作者 刘明举 王洁 赵发军 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第3期41-45,共5页
为了研究瓦斯涌出异常的车集矿瓦斯赋存规律,运用瓦斯地质理论和多源瓦斯数据融合技术对其进行研究。分析结果表明,煤层埋深对车集矿瓦斯含量赋存影响最大,不同瓦斯地质单元主控因素不同。选用拟合后R2>0.4的瓦斯含量为主要影响因素... 为了研究瓦斯涌出异常的车集矿瓦斯赋存规律,运用瓦斯地质理论和多源瓦斯数据融合技术对其进行研究。分析结果表明,煤层埋深对车集矿瓦斯含量赋存影响最大,不同瓦斯地质单元主控因素不同。选用拟合后R2>0.4的瓦斯含量为主要影响因素,利用SPSS软件进行回归分析,获得第Ⅰ及第Ⅱ瓦斯地质单元瓦斯含量的多元线性回归方程。经显著性水平检验及模型验证可知,所获结论能较好地反映煤层瓦斯含量赋存规律。 展开更多
关键词 瓦斯赋存规律 多源瓦斯数据融合 瓦斯涌出 瓦斯含量 瓦斯地质单元
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水力冲孔在新义矿瓦斯抽放中的应用 被引量：12
11
作者 李家彪 刘明举 赵发军 《煤炭工程》 北大核心 2011年第7期36-38,共3页
为了消除新义矿高瓦斯、低透气性、抽采效果差的状况,采用水力冲孔技术。文章主要介绍了水力冲孔卸压增透措施的消突机理及工艺流程。结果表明通过采用水力冲孔后,在相同数目钻孔的条件下,可有效提高钻孔的使用率,煤体瓦斯含量明显低于... 为了消除新义矿高瓦斯、低透气性、抽采效果差的状况,采用水力冲孔技术。文章主要介绍了水力冲孔卸压增透措施的消突机理及工艺流程。结果表明通过采用水力冲孔后,在相同数目钻孔的条件下,可有效提高钻孔的使用率,煤体瓦斯含量明显低于突出临界值指标,瓦斯抽放率也达到50%以上,煤层透气性系数扩大了近10倍;通过对钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q值与钻孔钻屑解析指标Δh2三项指标测试均未发生超限,以此为矿井的安全生产提供保障。 展开更多
关键词 突出煤层 穿层钻孔 水力冲孔 效果检验
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氮气喷出对管道瓦斯爆炸的阻爆研究 被引量：11
12
作者 路长 张运鹏 +3 位作者 朱寒 王鸿波 路昊昕 潘荣锟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期11-21,共11页
为探究喷出氮气对瓦斯爆炸火焰传播的抑制能力,设置三种氮气喷头布置方式来进行阻爆实验,采用的氮气喷出压力有0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 MPa,爆炸开始后喷射氮气,爆炸结束后氮气立刻关闭。结果表明,单喷头距泄压口20 cm时,各压力下喷出... 为探究喷出氮气对瓦斯爆炸火焰传播的抑制能力,设置三种氮气喷头布置方式来进行阻爆实验,采用的氮气喷出压力有0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 MPa,爆炸开始后喷射氮气,爆炸结束后氮气立刻关闭。结果表明,单喷头距泄压口20 cm时,各压力下喷出的氮气都未能阻爆,但火焰在整个管道内的平均传播速度随氮气压力增大而减小;单喷头距泄压口35 cm时,喷气压力0.5 MPa下成功阻爆,其他喷气压力下未能阻爆;双喷头喷气时,喷气压力0.3、0.4、0.5 MPa情况下都能够阻爆,且喷气压力越大,火焰被阻止的位置越靠前。阻爆的实现,需要氮气在阻爆位置将管道截面上的预混气稀释到可燃极限以下,因而氮气量是影响稀释的重要参数。单喷头时,喷头距离泄压口远更易于实现阻爆。采用双喷头时,氮气区扩大,阻爆所需氮气压力、氮气总量比单喷头时都大为降低。 展开更多
关键词 甲烷 阻爆 氮气 喷头布置 火焰
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钻孔瓦斯压力恢复法求解煤层透气性系数 被引量：2
13
作者 雷文杰 雷建伟 +1 位作者 杨宏民 王兆丰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期28-33,共6页
煤层透气性系数可以准确评估煤层瓦斯的可抽采性能,指导煤层增透改造工艺。借鉴油气试井中的压力恢复曲线相关方法求解煤层透气性系数,建立适应于煤矿井下钻孔瓦斯流动的理论模型。采用半对数直线段分析方法,利用双对数、半对数压力恢... 煤层透气性系数可以准确评估煤层瓦斯的可抽采性能,指导煤层增透改造工艺。借鉴油气试井中的压力恢复曲线相关方法求解煤层透气性系数,建立适应于煤矿井下钻孔瓦斯流动的理论模型。采用半对数直线段分析方法,利用双对数、半对数压力恢复特征曲线,合理确定压力恢复曲线中期直线段起始点位置,准确计算中期直线段的斜率大小,继而计算煤层透气性系数。通过现场实例验证,并和径向流量法计算结果对比,其相对误差为13%~36.6%,平均误差为24.62%,验证了压力恢复曲线求解煤层透气性系数方法的可行性。 展开更多
关键词 钻孔瓦斯压力 压力恢复法 半对数直线段分析法 径向流段 煤层透气性系数
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非刀具破岩理论与技术研究进展与趋势 被引量：14
14
作者 魏建平 蔡玉波 +4 位作者 刘勇 余大炀 黄逸 李兴 高梦雅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期801-832,共32页
随着我国深地战略的逐步实施,深部资源开采和地下空间建设迎来新的机遇,但也面临诸多挑战,高地应力、高地温和坚硬岩体等极端地质条件层出不穷。岩石破碎技术是所有资源开采和地下空间建设的主要工程活动,是决定施工工艺和工程效率的主... 随着我国深地战略的逐步实施,深部资源开采和地下空间建设迎来新的机遇,但也面临诸多挑战,高地应力、高地温和坚硬岩体等极端地质条件层出不穷。岩石破碎技术是所有资源开采和地下空间建设的主要工程活动,是决定施工工艺和工程效率的主要因素。在极端地质条件下,以刀具为基础的岩石破碎技术由于刀具磨损快、岩石破碎效率低,已成为遏制深地战略顺利实施的关键技术瓶颈,为解决深地岩石高效破碎难题,保障深地战略的顺利实施,迫切需求革命性的岩石破碎技术。无刀具破岩技术作为刀具破岩技术的重要补充,是突破刀具破岩技术瓶颈的可行性思路。为此,将无刀具破岩技术归纳为冲击破岩、热应力破岩和冲蚀磨损破岩3类技术体系,系统分析了水射流、激光和磨料空气射流等16种岩石破碎技术,总结了每种技术的发展历史和技术原理,分析了其破岩优势和技术瓶颈。得出,目前非刀具破岩技术没有在资源开采和地下空间建设中广泛应用的主要原因为破岩能耗高、适用较差和技术装备复杂等。相比刀具破岩,非刀具破岩技术破岩能量利用率较低,水射流破岩比能耗为刀具的40~70倍。微波、激光和等离子体等技术对施工环境要求较高,无法适用于钻井、隧道掘进等受限和恶劣环境。为解决极端地质条件岩石破碎难题,提出多种非刀具破岩技术协同破岩的思路,充分发挥每一种非刀具破岩的技术优势,构建了以射流切缝卸除高地应力、粒子冲击体积破碎坚硬岩体的破岩理念,最大限度降低岩石破碎能耗,简化系统装备,为岩石破碎技术向非刀具化发展提供理论支撑。 展开更多
关键词 岩石破碎 非刀具破岩 刀具破岩 硬岩破碎 深地空间
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超临界二氧化碳短时作用煤体裂隙演化CT/XRD实验研究 被引量：4
15
作者 刘勇 李海超 +3 位作者 魏建平 邓玉洁 李翔 高梦雅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3829-3844,共16页
ECBM可以在提高煤层气开采效率的同时实现CO_(2)封存,推动“双碳”目标实现,在深部煤层气的开发中具有广泛的应用前景。煤层裂隙结构和分布规律决定了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))的压裂效果,是提高煤层气开采效率的关键。长时作用下SC-CO... ECBM可以在提高煤层气开采效率的同时实现CO_(2)封存,推动“双碳”目标实现,在深部煤层气的开发中具有广泛的应用前景。煤层裂隙结构和分布规律决定了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))的压裂效果,是提高煤层气开采效率的关键。长时作用下SC-CO_(2)与煤体接触产生的吸附膨胀和溶解萃取作用能够改变煤体裂隙形态,但压裂过程中SC-CO_(2)与煤体接触时间较短,短时作用下SC-CO_(2)的吸附膨胀及溶解萃取作用对煤体裂隙的影响尚未明确。因此开展了SC-CO_(2)短时作用下煤体的裂隙演化研究,通过CT扫描研究不同变质煤体裂隙随累计浸泡时间的变化规律;建立CT二维扫描图像的灰度分布函数并构建浸泡时间与裂隙演化规律的关系,定量表征煤体裂隙的变化。结合XRD实验研究浸泡时间对煤体物质成分变化的影响,明确SC-CO_(2)短时作用煤体裂隙演化规律的主要原因。结果表明:SC-CO_(2)短时作用下吸附膨胀作用会导致煤体裂隙收缩,溶解萃取作用使裂隙发生扩展;浸泡煤体过程中吸附膨胀和溶解萃取作用同时发生且强度随时间发生变化,在不同时间段内分别交替占据对煤体裂隙的主导作用;不同变质煤会影响吸附膨胀和溶解萃取作用的强度和主导时间。褐煤浸泡30 min时吸附膨胀占据主导作用,浸泡90~240 min溶解萃取作用增强并占据主导。烟煤浸泡30~90 min时吸附膨胀作用较强,浸泡90~240 min时溶解萃取占据主导。无烟煤浸泡30~150 min时吸附膨胀作用占据主导,浸泡150~240 min时溶解萃取占据主导。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 短时浸泡 裂隙发展 吸附膨胀 溶解萃取
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围压条件下粒子冲击破岩裂隙扩展机理研究 被引量：2
16
作者 刘勇 李兴 +2 位作者 郭鑫辉 魏建平 宋大钊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1-10,33,共11页
为揭示粒子冲击下围压对岩石裂隙形成及扩展机制的影响,开展了粒子冲击破岩试验和微纳米工业CT(compnted tomography)扫描试验,明确了围压对粒子冲击作用下岩石裂隙扩展特征的影响;并对不同围压条件下的粒子冲击进行数值模拟,分析了岩... 为揭示粒子冲击下围压对岩石裂隙形成及扩展机制的影响,开展了粒子冲击破岩试验和微纳米工业CT(compnted tomography)扫描试验,明确了围压对粒子冲击作用下岩石裂隙扩展特征的影响;并对不同围压条件下的粒子冲击进行数值模拟,分析了岩石的应力场和裂隙场演化过程,揭示了围压影响裂隙扩展的内在机制。结果表明,粒子冲击岩石后,在岩石内部形成破碎区和晶间主裂隙扩展区。压应力导致形成的剪切应力和拉应力是破碎区形成的主要原因,而晶间主裂隙扩展区形成的主要原因是切向衍生拉应力。围压使岩石颗粒间产生预应力,导致切向衍生拉应力需克服颗粒之间的初始压应力才能形成张拉裂隙;围压的增大导致岩石颗粒间剪切裂隙比例和摩擦效应提升,产生相同裂隙数目消耗能量增大,抑制了晶间主裂隙扩展区和破碎区的形成,破碎效果降低。 展开更多
关键词 水射流 粒子射流 冲击破岩 辅助破岩 硬岩掘进
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无氟泡沫灭火剂真火实验与分子动力学模拟 被引量：1
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作者 贾海林 曾锦祥 +2 位作者 潘荣锟 潘仕利 周凯旋 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3825-3834,共10页
针对低碳醇调控碳氢和有机硅表面活性剂制备无氟泡沫灭火剂路线的广泛适用性以及小尺度灭火实验评价灭火效果的局限性,选取一种新型有机硅表面活性剂SILOK与两类碳氢表面活性剂CHX-3和SDS为关键组分,开展无氟泡沫灭火剂的复配方案设计... 针对低碳醇调控碳氢和有机硅表面活性剂制备无氟泡沫灭火剂路线的广泛适用性以及小尺度灭火实验评价灭火效果的局限性,选取一种新型有机硅表面活性剂SILOK与两类碳氢表面活性剂CHX-3和SDS为关键组分,开展无氟泡沫灭火剂的复配方案设计、泡沫性能测试、真火灭火实验和分子动力学模拟。测试结果表明:CHX-3/SILOK/异丁醇和SDS/SILOK/异丁醇两类复配体系5种复配方案的无氟泡沫灭火剂均具有良好的泡沫基础性能,设计方案的表面张力为20.3~22.7 mN/m,稳泡系数为0.9617~0.9762,25%析液时间为203~238 s。相对来说,CHX-3/SILOK/异丁醇的质量分数为0.48%/0.1%/0.03%的Case5配方具有更加优良的泡沫基础性能,表面张力低,发泡性和稳泡性能良好。真火灭火实验证明:CHX-3/SILOK/异丁醇体系的Case5方案,90%控火时间仅为42 s;灭火时间最短,仅为49 s;平均灭火降温速率最大,达到了7.59℃/s。通过分子动力学模拟研究了复配体系的氢键和扩散系数,阐明了CHX-3和SDS对泡沫稳定性和表面张力的影响规律。研究成果能够为无氟泡沫灭火剂的开发、应用和推广提供数据支持和理论支撑。 展开更多
关键词 无氟泡沫灭火剂 泡沫性能 真火实验 降温速率 分子动力学 分子间氢键
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低频振动激励煤体共振增渗实验系统研制及应用
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作者 温志辉 郭树乾 +4 位作者 魏建平 张铁岗 王建伟 张立博 任永婕 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期31-40,共10页
【目的】振动波激励煤体共振增渗技术作为一种新兴的绿色高效增渗手段,利用低频振动所产生的应力波激励煤体使其孔裂隙发育,渗透率提升。为研究激励频率、应力场及共振效应等因素对增渗效果的影响,探明低频振动激励煤体共振增渗机制,自... 【目的】振动波激励煤体共振增渗技术作为一种新兴的绿色高效增渗手段,利用低频振动所产生的应力波激励煤体使其孔裂隙发育,渗透率提升。为研究激励频率、应力场及共振效应等因素对增渗效果的影响,探明低频振动激励煤体共振增渗机制,自主设计研发了低频振动激励煤体增渗实验系统。【方法】该实验系统包括主机控制单元、煤样夹持单元、振动激励单元与煤体振动参数监测单元四个部分,可以测试煤体的固有频率、模拟不同强度的激励条件和实时监测振动激励下煤体的振动响应特征。以河南焦作赵固二矿无烟煤样品为研究对象,利用该实验系统开展煤体固有频率测试实验及低频振动激励下煤体渗流实验,揭示在不同激振参数、应力大小等因素下低频振动激励煤体渗透特性变化规律,实现煤体原位受迫振动,通过监测煤体振动响应特征,观测煤体在低频振动激励下所出现的共振效应,并结合工业CT扫描技术,阐明煤体共振致裂增渗的影响机制。【结果和结论】实验结果表明:(1)低频振动作用促使煤体渗透率上升,越靠近煤岩损伤的临界失稳状态时低频振动激励下煤体增渗效果越好。(2)当低频振动激励频率与煤体固有频率(20 Hz)相接近时煤体产生共振效应,煤体受迫共振后加速度响应加大,煤岩体内部的微裂隙逐渐扩展,煤基质内部的孔裂隙连通,使得其渗透率提升效果显著。上述实验结果及实验设备的研发,可以揭示低频振动激励煤体共振增渗的影响机制,为低渗煤层瓦斯高效抽采提供理论指导。 展开更多
关键词 煤体 低频振动 固有频率 应力波 共振增渗 瓦斯高效抽采
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酸化-气润湿反转对煤吸附特性影响的实验研究
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作者 肖知国 郝梅 +2 位作者 唐志昊 刘永强 钱程 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期79-87,共9页
在深部开采阶段,随地应力增大煤层透气性降低。煤层酸化技术通过溶解或溶蚀孔裂隙中的填充物以提高透气性,而水锁效应限制了该技术的发展,气润湿反转剂的加入可以有效减轻酸化后的水锁效应。为了探讨酸化时加入气润湿反转剂对煤吸附特... 在深部开采阶段,随地应力增大煤层透气性降低。煤层酸化技术通过溶解或溶蚀孔裂隙中的填充物以提高透气性,而水锁效应限制了该技术的发展,气润湿反转剂的加入可以有效减轻酸化后的水锁效应。为了探讨酸化时加入气润湿反转剂对煤吸附特性的影响,以山西TL煤为研究对象,制备了原煤、蒸馏水浸泡煤、酸液浸泡煤和酸液+气润湿反转剂浸泡煤,干燥处理后分别进行了甲烷等温吸附实验、XRD实验和高压压汞实验。甲烷等温吸附实验结果表明,酸液+气润湿反转剂浸泡煤的吸附常数a值大于原煤和蒸馏水浸泡煤,但小于酸液浸泡煤,说明水分浸润降低了煤对甲烷的吸附能力,而酸化促进了吸附性能的提升,气润湿反转剂的加入又降低了煤对甲烷的吸附能力;XRD实验表明经酸液浸泡后的煤样中绿泥石矿物消失不见,高岭石、伊利石和钙长石的成分明显减少,酸液+气润湿反转剂浸泡煤的石英含量明显减少;高压压汞测试结果显示蒸馏水浸泡煤、酸液浸泡煤和酸液+气润湿反转剂浸泡煤的孔容均大于原煤,且酸液+气润湿反转剂浸泡煤小于蒸馏水浸泡煤和酸液浸泡煤。通过对实验结果的理论分析厘清了酸化-气润湿反转对煤体吸附特性的影响机制,气润湿反转剂的加入降低了煤对的甲烷吸附性能,促进酸化反应并产生新物质,而且在水楔作用和干燥升温作用下改变了煤的孔隙特性。在煤层酸化实践中,应及时进行清洗,避免失水后反应物重新固化,堵塞孔隙。 展开更多
关键词 酸化 气润湿反转 瓦斯 煤吸附特性 水锁效应
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柔性刀具冲击破煤能量演化及关键参数 被引量：2
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作者 刘勇 张志康 +2 位作者 魏建平 徐向宇 郜英俊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期965-974,共10页
为解决硬煤层卸压范围小、增透效果差等难题,基于水动力柔性刀具破煤卸压增透技术,在末端刀齿动能恒定时,优选末端刀齿质量与冲击速度组合,提高能量利用率和破煤效率。为此,开展了柔性刀具冲击破煤试验,分析了不同末端刀齿质量和冲击速... 为解决硬煤层卸压范围小、增透效果差等难题,基于水动力柔性刀具破煤卸压增透技术,在末端刀齿动能恒定时,优选末端刀齿质量与冲击速度组合,提高能量利用率和破煤效率。为此,开展了柔性刀具冲击破煤试验,分析了不同末端刀齿质量和冲击速度条件下煤体破碎质量和平均破碎深度;采用颗粒流数值模拟方法建立了柔性刀具末端刀齿冲击破煤模型,分析了破煤过程中煤体能量和裂隙演化规律,揭示了末端刀齿质量、冲击速度对柔性刀具冲击破煤效果的影响机制。结果表明:末端刀齿动能恒定时,随着刀齿质量的减小和冲击速度的增大,煤体破碎质量和平均破碎深度均呈现先增加后降低的趋势;煤体张剪破碎区面积、总裂隙数和轴向主裂隙最深处距离煤体表面的长度均呈现先增加再降低的趋势;末端刀齿接触煤体后,刀齿动能迅速降低,主要转化为煤体可释放应变能和摩擦能,应变能的积聚释放导致大量裂隙在刀齿正下方生成,形成半圆状张剪破碎区,在张剪破碎区周边裂隙胶结薄弱处形成应力集中,裂隙贯通形成主裂隙向四周扩展;当末端刀齿动能为60.3 J时,刀齿冲击速度为38.8 m/s、质量为0.08 kg,煤体破碎效果最优。随着末端刀齿冲击速度的增大,单位时间内作用于煤体能量密度增大,但冲击力减小,导致煤体应变能峰值呈现先增大再降低的趋势,在应变能峰值最大时,煤体破碎效果最好。 展开更多
关键词 卸压增透 瓦斯抽采 柔性刀具 冲击破煤 能量演化
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