瓦斯涌出衰减特征法测定水力冲孔抽采影响半径 被引量：6

1

作者 张明杰 李亚西 +2 位作者 闫江伟 谭志宏 刘宽小 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期156-162,共7页

确定水力冲孔瓦斯抽采影响半径参数对于提高瓦斯抽采效率,消除钻孔间防突空白带,保证煤矿安全生具有重要的现实意义。在研究分析钻孔周围煤体松动对瓦斯涌出的影响,负压抽采下排放钻孔瓦斯流动、涌出特点,发现排放钻孔瓦斯涌出可分为前... 确定水力冲孔瓦斯抽采影响半径参数对于提高瓦斯抽采效率,消除钻孔间防突空白带,保证煤矿安全生具有重要的现实意义。在研究分析钻孔周围煤体松动对瓦斯涌出的影响,负压抽采下排放钻孔瓦斯流动、涌出特点,发现排放钻孔瓦斯涌出可分为前期、后期2个阶段,应用钻孔瓦斯涌出量负幂指数方程分别计算前期瓦斯排放量和后期瓦斯极限排放量,两者加和为钻孔瓦斯极限排放量Qj,提高了计算求解的准确性;指出负压抽采影响下排放钻孔周围煤体瓦斯流向抽采钻孔,是排放孔后期瓦斯涌出衰减系数突变性减少原因,造成排放孔百米钻孔瓦斯极限排放量与未受抽采影响的显著差异性;根据受负压抽采影响出现的排放钻孔瓦斯涌出衰减系数突变性、排放钻孔百米瓦斯极限排放量显著差异特征,提出了瓦斯涌出衰减系数特征法测定水力冲孔抽采影响半径的方法;运用此法在鹤壁中泰煤业公司进行了现场测试,结果表明,煤孔平均冲出煤量1.3 t/m,抽采时间60 d,抽采影响半径为5.1 m。 展开更多

关键词 水力冲孔 抽采影响半径 瓦斯涌出衰减特征法 极限排放量

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单面卸荷路径下含瓦斯煤岩力学特性与声发射试验研究 被引量：2

2

作者 丁鑫 高梓瑞 +4 位作者 肖晓春 樊玉峰 王爱文 吴迪 潘一山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2194-2206,共13页

新掘未支护或回采工作面前方巷道受开采扰动具有沿垂向急剧升高而径向迅速降低的典型受载特点,而更易失稳、诱发冲击地压事故,深入研究采动卸荷下含瓦斯煤岩力学特性及伴随出现的声发射信号规律,是揭示深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理... 新掘未支护或回采工作面前方巷道受开采扰动具有沿垂向急剧升高而径向迅速降低的典型受载特点,而更易失稳、诱发冲击地压事故,深入研究采动卸荷下含瓦斯煤岩力学特性及伴随出现的声发射信号规律,是揭示深部高瓦斯煤层冲击地压发生机理并形成科学、有效的预警体系的基础。运用物理实验方法,基于自主研发的含瓦斯煤岩真三轴测试系统,开展垂向加荷–径向单面卸荷路径下含瓦斯煤岩受载实验,并监测全历程出现的声发射信号,分析卸荷速率、瓦斯压力对煤岩力学特性及声发射信号影响规律,引入统计分形理论开展煤岩碎块分布筛分统计,结果表明:单面卸荷路径下含瓦斯煤岩应力–应变关系具有弹性、非线性增长和软化的典型3阶段特征,高卸荷速率和瓦斯压力,降低了煤岩强度、峰值应变量,但使峰后阶段应力降模量增大,而随着初始围压升高使得该特征呈反向变化。试样破坏后表现为由卸荷面指向内部的典型多剪切带与层状块体交替出现的“洋葱皮”式破坏形式,且卸荷速率越高,形成的贯穿裂隙越多、剪切带内糜棱状粉末减少而碎块尺度增大,相应的统计分形维数越低,而较高的初始围压和瓦斯压力使煤岩塑性特征增加而分形维数升高。三向应力状态与瓦斯的存在使煤岩受载具有塑性特点而伴随出现的声发射信号更加密集、连续,单面卸荷形成的渐进性破坏过程导致声发射具有明显的信号激增现象和最高值脉冲信号出现,次高值信号产生于应力峰值,随卸荷速率、瓦斯压力升高,两高值信号幅值增加且最值信号出现提前,声发射能量累计量“阶梯”增长现象愈发明显但累计总量逐渐降低。高瓦斯压力、初始围压及卸荷速率使煤岩破坏后具有更多盈余能,在实际工程中,高瓦斯压力、地应力使新掘巷道或支护失效围岩径向应力迅速降低并发生渐进性破坏而形成断续结构,易受高静载或冲击扰动致整体结构失效,且该部分“富能”围岩会在盈余能推动下发生块体弹射、倾出而形成动力灾害。 展开更多

关键词 含瓦斯煤岩 单面卸荷 力学特性 声发射 盈余能

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瓦斯氛围下煤水固液接触特征 被引量：4

3

作者 魏建平 王洪洋 +1 位作者 司磊磊 席宇君 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期323-332,共10页

为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO_(2)吸附试验及XRD试验分析了... 为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO_(2)吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律。结果表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附性气体环境中,煤润湿角增加幅度更为明显,在0~2 MPa,CZ煤样的润湿角由72.99°增加到106.90°,从亲水性润湿过渡为中性润湿,最终转变为疏水性润湿,而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°,始终为亲水性润湿。分析认为,煤对甲烷的吸附能力是影响煤润湿角的主要原因。煤吸附甲烷后,在煤表面形成气膜,特别是在高压条件下,煤孔隙中的游离气体也会阻碍水对煤的润湿。而且吸附甲烷后,煤表面自由能降低,表面状态更加稳定,致使润湿性进一步减弱。气液竞争吸附也是影响煤水润湿性减弱的原因之一。进一步的,无烟煤的表面更加粗糙且具有更加发育的微孔结构,致使其具有较高的表面自由能,对甲烷的吸附能力更强,这是造成无烟煤在甲烷氛围下其润湿角变化更为明显的重要因素。此外,煤中矿物质可以影响煤的瓦斯吸附能力及表面润湿特性,也是影响含瓦斯煤润湿角的重要因素。 展开更多

关键词 润湿性 瓦斯氛围 环境压力 表面形貌 吸附特性

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深部开采高温热液侵蚀煤自燃特性 被引量：3

4

作者 潘荣锟 胡代民 +3 位作者 贾海林 晁江坤 沈何迪 刘伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1906-1916,共11页

深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量... 深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量热实验,分析了热液侵蚀作用对煤体孔隙度、孔径分布、力学强度、氧化热特征参数的影响规律,并结合相关性分析,定量描述了各个参数间的相关度。研究结果表明:热液侵蚀煤体受热应力和溶胀作用的双重影响,内部孔隙结构发生显著变化,热液温度与煤体总孔隙度之间存在显著正相关关系,相关系数为0.97;随着热液温度的升高,煤体总孔隙度由0.24%增长至1.35%,微孔占比由69%以上降至60%以下,中孔、大孔占比增大;煤体孔隙大小显著影响着氧气的扩散系数,随着煤体孔隙宽度的线性增加,氧气扩散系数呈指数增加;受高温热液侵蚀作用影响,煤体孔隙发育以及部分有机质的溶解显著降低了煤体的力学强度,从原煤到80℃热液侵蚀煤体,其抗压强度均值由23 MPa降低至11.6 MPa,降低了50%;相较于原煤,热液侵蚀煤体的放热强度更高,放热量更大,TH40、TH50、TH60、TH70、TH80放热量分别增加了12.61%、16.63%、17.32%、19.36%和25.02%,热液温度与煤氧化放热量间相关系数为0.92。高温热液侵蚀作用显著影响着煤的孔隙度及氧化过程,随着热液温度升高,煤体孔隙度增大,力学强度减弱,氧化过程耗氧量及氧化速率加快,放热量增加。高温热液侵蚀煤具有更高的自燃危险性,且热液温度越高,风险越大。 展开更多

关键词 煤自燃 深部开采 热液侵蚀 孔隙 氧化

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活化过硫酸铵溶液对煤样氧化增透的实验研究 被引量：10

5

作者 杨娟 许思雨 +2 位作者 戴俊 魏建平 王云刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1488-1498,共11页

为提高过硫酸铵(APS)水溶液氧化增透煤样的效果,采用自制的非均相钴基活化剂(Co-NCP)活化过硫酸铵对长焰煤、焦煤、无烟煤3种不同变质程度的煤样进行氧化改性,系统研究了Co-NCP/APS体系改性对煤样表面接触角θ(润湿性)、孔隙结构、气体... 为提高过硫酸铵(APS)水溶液氧化增透煤样的效果,采用自制的非均相钴基活化剂(Co-NCP)活化过硫酸铵对长焰煤、焦煤、无烟煤3种不同变质程度的煤样进行氧化改性,系统研究了Co-NCP/APS体系改性对煤样表面接触角θ(润湿性)、孔隙结构、气体吸附常数、瓦斯放散初速度及渗透率的影响规律。实验结果表明:经过Co-NCP/APS体系处理可显著降低煤表面接触角θ与吸附甲烷能力,改性后长焰煤、焦煤、无烟煤的吸附常数a值降幅分别为16.15%,10.21%,6.03%,b值降幅分别为44.97%,41.10%,28.32%,瓦斯放散初速度降幅分别为49.19%,33.33%,12.55%。同时,经Co-NCP/APS体系处理能改变煤样的孔隙结构,改性后煤样的孔隙度增大,其中大、中孔的孔容占比增加,小、微孔孔容占比减少,对于长焰煤、焦煤、无烟煤的孔隙度增幅分别为43.50%,35.50%,12.54%,孔容增幅分别为56.02%,45.54%,20.08%。活化的过硫酸铵体系可原位生成大量具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO·-4),能对不同变质程度的煤样表面实现氧化溶蚀,使煤孔隙中有机小分子相被部分氧化溶出,疏通了被小分子物质占据或封堵的孔道,使煤样孔隙连通性变好;同时,产生大量新的裂隙与孔洞,表明煤样经Co-NCP/APS体系处理能起到“增孔”、“扩孔”、“疏孔”的作用,且对变质程度越低的煤样氧化增透效果越明显,处理后长焰煤、焦煤、无烟煤的渗透率平均增幅分别为620.15%,541.02%,334.42%。可见,非均相钴基活化剂活化过硫酸铵溶液能氧化改性不同变质程度的煤样,显著降低煤样的亲甲烷能力,改善煤体内孔隙连通性与瓦斯在煤体中的流动性,使得煤体赋存瓦斯能力显著降低,为过硫酸铵水溶液对煤层增透方面的应用提供理论依据和实验支撑。 展开更多

关键词 改性增透 过硫酸铵 氧化溶蚀 亲甲烷能力 非均相钴基活化剂

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大断面公路隧道穿越构造煤层瓦斯抽放技术研究 被引量：8

6

作者 龙港 黄飞 +4 位作者 李树清 朱云涛 戎有龙 罗太有 刘勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第S01期486-492,共7页

为有效降低隧道煤层的瓦斯含量,消除隧道揭煤施工的突出危险,以兰海国家高速公路重庆至遵义段某公路隧道为工程依托,采用超前钻探的方法准确探测煤层的赋存情况与隧道揭煤掌子面前方的局部地质构造特征;在此基础上确定钻孔的有效抽放半... 为有效降低隧道煤层的瓦斯含量,消除隧道揭煤施工的突出危险,以兰海国家高速公路重庆至遵义段某公路隧道为工程依托,采用超前钻探的方法准确探测煤层的赋存情况与隧道揭煤掌子面前方的局部地质构造特征;在此基础上确定钻孔的有效抽放半径与瓦斯抽放控制范围,并对局部构造煤层抽放钻孔进行加密布置;最后采用顶板穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术进行瓦斯抽放,并对抽放效果和区域防突措施进行检验。结果表明:该隧道瓦斯抽放效果良好,区域防突措施效果显著。 展开更多

关键词 大断面公路隧道 构造煤层 瓦斯抽放 防突措施 抽放半径

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介孔WO3/H2O2光催化氧化低浓度瓦斯制甲醇性能与机理 被引量：5

7

作者 杨娟 郝静怡 +2 位作者 戴俊 魏建平 王云刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3107-3116,共10页

将低浓度瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向,如何实现温和条件下甲烷的有效活化与甲醇的选择性生成是瓦斯催化转化制甲醇的两个关键问题。以有序多孔二氧化硅KIT-6为模板剂,磷钨酸-乙醇溶液为前驱物,合... 将低浓度瓦斯转化为易于储运的液态工业原料甲醇是其综合利用的一个发展方向,如何实现温和条件下甲烷的有效活化与甲醇的选择性生成是瓦斯催化转化制甲醇的两个关键问题。以有序多孔二氧化硅KIT-6为模板剂,磷钨酸-乙醇溶液为前驱物,合成了具有高比表面积的介孔三氧化钨(WO3),通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及低温氮吸附-脱附技术对介孔WO3的晶型组成、微观形貌、比表面积及孔结构特性进行表征,以所制介孔WO3为催化剂、双氧水(H2O2)为电子捕获剂与氧化剂,构建了WO3/H2O2可见光催化体系,并对该体系氧化低浓度瓦斯合成甲醇的性能进行了系统研究。结果表明:甲烷初始浓度、可见光照射强度、H2O2添加等均会影响甲烷转化率与甲醇选择性,且不同甲烷体积分数模拟瓦斯有不同的最佳H2O2;对于甲烷体积分数为20%的模拟瓦斯,介孔WO3在优选的H2O2溶液(浓度为13.5 mmol/L)中可实现甲烷的选择性转化,可见光照射120 min甲烷转化率为24.9%(是仅使用介孔WO3或H2O2体系的8.3与8.9倍),且甲醇选择性高达82.5%,继续增大H2O2可进一步促进甲烷的转化,但由此产生的过量羟基自由基(·OH)导致生成更多的副产物乙烷(C2H6)和二氧化碳(CO2),使甲醇选择性显著降低;电子自旋共振测试结果表明WO 3吸收可见光产生的光空穴是活化甲烷分子的主要物种,甲烷分子首先经由光空穴抽氢反应生成甲基自由基(·CH 3),H2O2一方面作为电子捕获剂增强光空穴的生成,提高甲烷光活化效率,同时被WO3导带电子还原生成羟基自由基(·OH),并进一步与·CH3相结合生成产物甲醇,即·OH是甲醇选择性生成的主要氧化物种。上述结果为煤矿低浓度瓦斯的清洁利用提供新思路。 展开更多

关键词 低浓度瓦斯 甲醇 光催化氧化 有序介孔WO3 H2O2

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大断面隧道穿越小夹角煤层施工中的瓦斯运移规律研究 被引量：5

8

作者 李丹 黄飞 +4 位作者 李树清 曹安 朱云涛 刘勇 王荣荣 《能源与环保》 2022年第4期269-275,共7页

为探明大断面隧道在通过煤层夹角比较小施工过程中的瓦斯保护与运移扩散规律,以某在建瓦斯隧道为施工背景,构建了隧道通风的三维数值模拟,并借助流体计算软件Fluent进行模拟计算。深入研究了通风时间、瓦斯的涌出情况以及风速高低等多... 为探明大断面隧道在通过煤层夹角比较小施工过程中的瓦斯保护与运移扩散规律,以某在建瓦斯隧道为施工背景,构建了隧道通风的三维数值模拟,并借助流体计算软件Fluent进行模拟计算。深入研究了通风时间、瓦斯的涌出情况以及风速高低等多种因素,对瓦斯扩散的影响规律。研究结果表明,不同的通风时间,检查瓦斯在隧道内的总体分布规律,瓦斯呈现上部分瓦斯浓度大,下部分浓度较低,符合实际情况;瓦斯涌出位置不同,瓦斯在隧道内的分布不同,在持续通风的作用下,距释放源越远,瓦斯含量就越小,气体含量所达到的峰值也越慢;风速越高,瓦斯气体的排放隧道速度越快,气体含量峰值也越小。 展开更多

关键词 大断面隧道 释放源 瓦斯排放 数值模拟 风速

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水分对煤岩体声波波速影响实验研究 被引量：1

9

作者 陆卫东 李祥春 +1 位作者 李梅生 毛燕军 《中国矿业》 北大核心 2020年第8期178-182,共5页

水分对煤岩体声波传播波速有重要的影响,而煤样微观孔裂隙结构及所含胶结物又直接影响煤岩体的含水率。为此,利用SEM扫描电镜对煤样进行扫描,分析其微观孔裂隙结构及所含胶结物和吸水能力,然后通过对煤样在常温常压下吸水,测定不同吸水... 水分对煤岩体声波传播波速有重要的影响,而煤样微观孔裂隙结构及所含胶结物又直接影响煤岩体的含水率。为此,利用SEM扫描电镜对煤样进行扫描,分析其微观孔裂隙结构及所含胶结物和吸水能力,然后通过对煤样在常温常压下吸水,测定不同吸水率条件下的声波波速,探寻煤岩体波速随水分不同的变化规律。研究结果表明:官地煤样有少量的微孔隙,并有微量的胶结物碎屑存在;马兰8#煤样表面特征无明显的孔隙、裂隙结构特征,却可以看到较多胶结物碎屑。马兰8#煤样的吸水率为2.49%,而官地煤样的吸水率仅为1.31%。随着吸水率的增大,煤样内纵横波波速有增大趋势。波速变化的机理主要受煤样含水量和煤样弹性模量变化两种作用的相互影响。 展开更多

关键词 水分 煤岩体 声波 波速

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不同孔隙率对含瓦斯煤体的破坏机制及数值分析 被引量：1

10

作者 刘业娇 邢辉 +2 位作者 李沐 崔一诺 滕婷 《采矿技术》 2022年第3期41-44,共4页

为研究不同孔隙率对含瓦斯煤的破坏影响,采用软件RFPA瓦斯版对不同孔隙率下含瓦斯煤体的变形破坏进行数值模拟计算,模拟并展示出各个模型之间的破坏机制、应力变化以及变形特征。模拟计算结果表明:含瓦斯煤体随着孔隙率的增大,变形更明... 为研究不同孔隙率对含瓦斯煤的破坏影响,采用软件RFPA瓦斯版对不同孔隙率下含瓦斯煤体的变形破坏进行数值模拟计算,模拟并展示出各个模型之间的破坏机制、应力变化以及变形特征。模拟计算结果表明:含瓦斯煤体随着孔隙率的增大,变形更明显,含瓦斯煤体中破坏裂纹更多,且达到损伤时需要的时间越快。含瓦斯煤体的破坏极限应力变小,煤体强度变小,损伤更严重,也更容易破裂。同时含瓦斯煤体中的孔隙的增大,其体积应变也发生变化。研究成果为含瓦斯煤体的破坏变形特征研究提出了新的思路,也为矿井灾害防治提供了指导和借鉴意义。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 孔隙率 数值模拟 RFPA 变形破坏

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深部动力灾害诱发机理及影响因素研究 被引量：8

11

作者 郭怀广 朱立凯 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期175-181,共7页

针对深部动力灾害诱发机理及影响因素复杂的问题,以红阳二矿动力灾害为背景,宏观统计了灾害空间分布规律,开展了不同参数条件下的动力灾害相似模拟试验,进而研究灾害诱发机理及影响因素。结果表明:红阳二矿煤与瓦斯突出分布存在着明显... 针对深部动力灾害诱发机理及影响因素复杂的问题,以红阳二矿动力灾害为背景,宏观统计了灾害空间分布规律,开展了不同参数条件下的动力灾害相似模拟试验,进而研究灾害诱发机理及影响因素。结果表明:红阳二矿煤与瓦斯突出分布存在着明显的区域性,突出发生主要集中在地应力较高区域或地应力急剧变化区域,突出次数和突出能力均随埋深的增加而增加,相对于倾出和压出,典型突出的变化规律更加明显;获得了红阳二矿突出强度、突出距离及相对突出强度与瓦斯压力、放散初速度指标之间的拟合经验关系;灾害性质随瓦斯压力增加发生转变(倾出-压出-典型突出),瓦斯压力是红阳二矿动力灾害诱发的主导因素;动力灾害诱发的关键在于煤体具有足够的瓦斯梯度,地应力对突出的1个重要作用在于地应力的快速释放能够使突出发生所需的瓦斯压力临界值降低;瓦斯放散初速度Δp对于突出强度有着明显正向影响作用;倾出和压出可视为煤体经过一定的破坏累积准备阶段后,发生的一次性破坏失稳,典型突出发动的关键在于具有高突出潜能的煤体和具有充分的瞬间释放条件,典型突出的全过程可视为煤体的力学失稳和高潜能突出煤体持续发展;动力判定指标C_(m)满足时,发生典型煤与瓦斯突出;若C_(m)不满足条件,则意味着突出潜能不足,对于局部发育或应力集中的软弱煤体,将发生倾出或压出灾害。 展开更多

关键词 动力灾害 煤与瓦斯突出 煤体失稳

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磨料质量分数对预混合磨料水射流破岩效果的影响 被引量：7

12

作者 魏建平 王梦园 +3 位作者 杨恒 张铁岗 都阳 刘勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期251-262,共12页

预混合磨料水射流是突破煤矿深长钻孔内高效破煤岩技术瓶颈的有效技术,在坚硬顶板治理、沿空留巷和硬煤增透具有广泛应用前景。磨料质量分数是影响其破煤岩效果的重要因素。为明确磨料质量分数对磨料加速、分布以及冲击动能的影响,基于... 预混合磨料水射流是突破煤矿深长钻孔内高效破煤岩技术瓶颈的有效技术,在坚硬顶板治理、沿空留巷和硬煤增透具有广泛应用前景。磨料质量分数是影响其破煤岩效果的重要因素。为明确磨料质量分数对磨料加速、分布以及冲击动能的影响,基于离散元的耦合模型(CFD-DEM模型),考虑颗粒间的摩擦、碰撞,添加颗粒相体积分数和动量源相,修正VOF多相流模型,开发用户自定义函数(UDF)通信接口,精确计算了磨料质量分数对磨料颗粒加速运动与分布的影响,准确描述了磨料粒子对水射流流场的影响。结合预混合磨料水射流破岩实验,得到了以下结论:在固定压力下,不同磨料质量分数的射流液固能量转化效率不同,导致磨料冲击动能不同。提高磨料质量分数,能够提高破煤岩效果,但存在最优值。每一压力条件下都有与之相适配的最优质量分数,此质量分数下能量转化效率最高,磨料冲击动能最大。如射流压力5 MPa时,80目(0.178 mm)石榴石最优质量分数为11%。同一质量分数下,提高射流压力可提高磨料冲击动能,但是能量转化率和利用率降低。提高压力使射流速度增加,曳力增大,但射流与磨料接触时间缩短,导致射流能量未能及时转化为磨料动能。相较于提高射流压力,适当增加磨料质量分数以提高能量转化效率和能量利用率,是达到最佳破煤岩效果的更经济低能耗的方式。 展开更多

关键词 预混合磨料水射流 磨料质量分数 CFD-DEM 冲击动能 破岩

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我国水力冲孔卸压增透技术研究进展 被引量：9

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作者 韩颖 董博文 +2 位作者 张飞燕 吕帅 李伟东 《中国矿业》 2021年第2期95-100,共6页

随着科技日新月异的变化,高瓦斯低渗透煤层提高抽采效率的有效措施之一——水力冲孔技术飞速发展,但也遇到了前所未有的挑战。本文简要回顾了水力冲孔技术的发展历程,系统介绍了钻-冲一体化、水力压裂与冲孔联合增透、水力冲孔与预裂爆... 随着科技日新月异的变化,高瓦斯低渗透煤层提高抽采效率的有效措施之一——水力冲孔技术飞速发展,但也遇到了前所未有的挑战。本文简要回顾了水力冲孔技术的发展历程,系统介绍了钻-冲一体化、水力压裂与冲孔联合增透、水力冲孔与预裂爆破联合增透等新型技术的技术原理及现场应用情况,总结分析了该领域存在的关键问题,并对下一步研究方向进行了初步探讨。本文认为,多场耦合实验、影响半径测定、钻-冲-割一体化推广以及联合增透应是未来研究与探索的重点与难点。 展开更多

关键词 水力冲孔 卸压增透 钻冲一体化 联合增透 固-液-气耦合

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巷道掘进爆破炮烟中毒应急救援虚拟仿真系统构建 被引量：4

14

作者 张飞燕 温佳宇 韩颖 《爆破》 CSCD 北大核心 2021年第3期166-171,共6页

已上线运行的巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台,实现了巷道掘进爆破方案设计、爆破施工、爆破危害监测与分析三个方面的实验教学内容;但尚未涉及井巷掘进爆破事故的应急救援。以井巷掘进爆破过程中的典型事故—炮烟中毒为例,借助... 已上线运行的巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台,实现了巷道掘进爆破方案设计、爆破施工、爆破危害监测与分析三个方面的实验教学内容;但尚未涉及井巷掘进爆破事故的应急救援。以井巷掘进爆破过程中的典型事故—炮烟中毒为例,借助虚拟仿真、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,采用3D Max软件建模及Unity 3D软件开发等手段,构建了巷道掘进爆破炮烟中毒应急救援虚拟仿真系统,实现了掘进爆破炮烟中毒事故演示、工人自救互救及救援人员救援两大环节实操。该系统是巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台的拓展与延伸,既可用于安全工程、土木工程专业本科生及研究生实验教学,也可用于矿山开采、工程爆破等领域相关专业技术人员的培训教学。 展开更多

关键词 巷道掘进 爆破安全 炮烟中毒 应急救援 虚拟仿真

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近10年我国民爆物品爆炸事故统计及预测 被引量：3

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作者 张飞燕 张念思 +1 位作者 韩颖 何鑫 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第4期192-200,共9页

民爆行业是推进现代化建设和社会发展的重要行业,国家基础建设的快速发展使民爆物品的需求量迅速增大。由于民爆物品本身就具有危险特性,在其生产、运输、贮存和使用等过程中都有发生爆炸的可能性,严重威胁了人民群众的生命财产安全和... 民爆行业是推进现代化建设和社会发展的重要行业,国家基础建设的快速发展使民爆物品的需求量迅速增大。由于民爆物品本身就具有危险特性,在其生产、运输、贮存和使用等过程中都有发生爆炸的可能性,严重威胁了人民群众的生命财产安全和社会稳定。为了充分了解民爆物品爆炸事故的危害性,有针对性的做好民爆物品的安全管理,并进行有效防控,以2012—2021年我国发生的102起民爆物品爆炸事故为统计分析对象,采用数理统计的方法对事故发生年份、发生省份、发生事故等级、发生环节以及原因进行分析,并采用灰色马尔可夫预测模型对2022—2023年的民爆物品爆炸事故起数和死亡人数进行预测。结果表明:2012年、2014年、2016年发生的民爆物品爆炸事故起数最多,2020年造成的死亡人数最少;发生事故等级中较大事故比重最大;湖南、河北和陕西是民爆物品爆炸事故高发省份;民爆物品爆炸事故多发生在生产和爆破作业环节,机械撞击和摩擦是导致民爆物品爆炸的主要原因;预测2022年和2023年的民爆物品爆炸事故起数分别为6、5起,死亡人数分别为18、17人,事故起数和死亡人数均呈下降趋势,安全形式趋于稳定。研究结果对加强我国民爆物品安全管理和减少民爆物品爆炸事故的发生具有重要意义。 展开更多

关键词 民爆物品 爆炸事故 统计分析 预测模型 灰色马尔可夫预测

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煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯甲烷研究 被引量：1

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作者 张明杰 邓文博 +3 位作者 谭志宏 唐开敏 江山 尚志坚 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期96-103,共8页

煤层顶板裂隙带对提高抽采瓦斯浓度起到的滤纯作用被普遍认可,裂隙带高位钻孔瓦斯抽采技术也已被广泛应用于回采工作面瓦斯防治。为研究滤纯甲烷作用机理,采用理论分析与CT扫描实验相结合的方法研究了煤层顶板裂隙带内裂隙的空间网状结... 煤层顶板裂隙带对提高抽采瓦斯浓度起到的滤纯作用被普遍认可,裂隙带高位钻孔瓦斯抽采技术也已被广泛应用于回采工作面瓦斯防治。为研究滤纯甲烷作用机理,采用理论分析与CT扫描实验相结合的方法研究了煤层顶板裂隙带内裂隙的空间网状结构,指出:在回采工作面采空区上方的垮落带、裂隙带至弯曲下沉带存在着大量的采动造成的宏观裂隙和微观裂隙,裂隙几何尺寸逐渐变小,形成巨大空间网状结构;垮落带与裂隙带下部的宏观裂隙因CH_(4)强扩散性造成靠近上部瓦斯浓度较高,裂隙带中上部微观裂隙网类似巨厚滤膜,通过黏性流和Knudsen扩散滤纯作用,起到进一步提高CH_(4)浓度的效果。研究结论在富县党家河煤矿进行了工程试验,结果表明:在煤层顶板以上垂直高度16~18 m的裂隙带上部为最佳滤纯CH_(4)区间,瓦斯抽采体积分数普遍在50%以上,最高达73%,验证了煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯CH_(4)的正确性。研究成果对高位抽采钻孔布置、矿井瓦斯高效抽采与利用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 顶板裂隙 空间网状结构 滤纯机理 高位钻孔 瓦斯抽采

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国外煤矿产能退出政策及启迪

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作者 张飞燕 陈玥玥 +1 位作者 韩颖 杨洁 《中国煤炭》 2022年第4期75-79,共5页

我国煤矿关闭进程中存在煤矿去产能进程过快、缺少科学指导和规划的问题,同时有的还留下了安全隐患。根据有关统计,1978年全国煤矿有8万多处,2018年仅剩5800处,有7万多处煤矿在近40年内关闭。为了在完成“调结构、去产能”重要任务的同... 我国煤矿关闭进程中存在煤矿去产能进程过快、缺少科学指导和规划的问题,同时有的还留下了安全隐患。根据有关统计,1978年全国煤矿有8万多处,2018年仅剩5800处,有7万多处煤矿在近40年内关闭。为了在完成“调结构、去产能”重要任务的同时最大限度地避免安全隐患,有序关闭煤矿,尽可能地降低煤矿关闭退出带来的不利影响和冲击,以在煤矿关闭退出方面有丰富经验的英国、法国、日本、德国和美国为例,分析了国外煤矿产能退出政策和措施,结合我国实际情况,从政策、法律、市场及企业4个层面总结了这些国家煤矿成功关闭退出的经验;从而对我国煤矿产能退出和能源结构调整提供借鉴。 展开更多

关键词 煤矿产能退出 结构调整 煤矿关闭 国外政策及启迪 可持续发展

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不同类型构造煤Cole-Cole模型反演及其激电机理 被引量：3

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作者 张也 李东会 张玉贵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期943-954,共12页

构造煤结构复杂且不同类型构造煤显现出不同特征,为研究构造煤复电阻特征,采取同一矿区不同类型构造煤(碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤、碎斑煤、鳞片煤、糜棱煤)以及原生结构煤,在不破坏其结构的情况下,常温常压状态下使用IM3533-01型LCR阻抗... 构造煤结构复杂且不同类型构造煤显现出不同特征,为研究构造煤复电阻特征,采取同一矿区不同类型构造煤(碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤、碎斑煤、鳞片煤、糜棱煤)以及原生结构煤,在不破坏其结构的情况下,常温常压状态下使用IM3533-01型LCR阻抗测量仪设备测量0.1~105 Hz内煤样的复电阻,在频率域内基于Cole-Ccole模型将反演参数与构造煤结构建立联系,主要研究单个样品各向异性对比与不同类型样品之间特征对比。研究表明:无论原生结构煤还是构造煤都发生由激发极化引起的强烈频散现象以及由结构引起的复电阻差异;并且在复电阻各向异性对比中发现原生结构煤、碎裂煤具有各向异性,其余各向异性不明显,但也有构造煤样品存在单方向优势裂隙从而导致各向异性特征显现。在不同类型样品间对照试验发现,原生结构煤和构造煤各类型在复电阻虚部与实部以及零频电阻Z(0)、时间常数τ值表现出明显差异,原生结构煤Z(0)几乎为构造煤平均值的1400倍,原生结构煤τ几乎为构造煤平均值的320倍;在构造煤序列中Z(0)与τ表现为(糜棱煤>碎斑煤>碎裂煤>碎粒煤>碎粉煤>鳞片煤),其中鳞片煤电阻极低;分析得出是由于层理性、致密程度、裂隙、煤结构演化、粒度大小等因素共同作用的结果,影响因素的权重在特定情况下不同,并提出煤结构复电阻导电性以及频散模型解释这一现象的机理。从而为煤层气勘探和瓦斯突出预测与评价这类学科领域亟待解决的关键科学问题及技术提供借鉴。 展开更多

关键词 构造煤 复电阻 频散特征 Cole-Ccole模型 电法勘探

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基于Matlab的隧道煤层超前探测技术研究 被引量：4

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作者 曹安 黄飞 +4 位作者 徐至任 朱云涛 李树清 罗太友 刘勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第S01期191-196,共6页

为精确预测隧道掌子面前方的煤层赋存情况,实现煤层的三维可视化显示与动态测量,以兰海高速扩容工程黄家沟高瓦斯隧道为工程背景展开研究。首先,在瓦斯抽放掌子面进行超前钻孔施工并详细记录钻孔参数;然后,采用Matlab软件编制程序对所... 为精确预测隧道掌子面前方的煤层赋存情况,实现煤层的三维可视化显示与动态测量,以兰海高速扩容工程黄家沟高瓦斯隧道为工程背景展开研究。首先,在瓦斯抽放掌子面进行超前钻孔施工并详细记录钻孔参数;然后,采用Matlab软件编制程序对所获钻孔参数进行数据处理,获取煤层顶板与底板的空间三维坐标;最后,在此基础上,构建三维可视化煤层赋存模型并进行煤层产状分析。研究结果表明:黄家沟隧道所穿越煤层的平均真厚度约为3.35 m,煤层的倾角约为33°,煤层走向与隧道轴向的夹角约为64°。研究结果与工程实际探测出的煤层产状几近一致,表明了所建模型的正确性,同时为瓦斯隧道超前探测煤层提供了一种合适的手段。 展开更多

关键词 瓦斯隧道 隧道煤层 超前探测技术 三维可视化 MATLAB

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热-应力耦合作用下不同粒径煤自燃氧化升温特性 被引量：6

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作者 刘泽健 徐永亮 +2 位作者 吕志广 吴晋东 李敏杰 《工矿自动化》 北大核心 2021年第9期91-95,共5页

现有研究未考虑采空区中不同粒径煤会受到垮落煤岩和遗留煤柱产生的轴向应力的作用,致使煤的渗透率、裂隙结构等参数发生较大改变,进而影响煤自燃氧化升温进程。为研究热-应力耦合作用下不同粒径煤自燃氧化升温特性,利用荷载加压煤自燃... 现有研究未考虑采空区中不同粒径煤会受到垮落煤岩和遗留煤柱产生的轴向应力的作用,致使煤的渗透率、裂隙结构等参数发生较大改变,进而影响煤自燃氧化升温进程。为研究热-应力耦合作用下不同粒径煤自燃氧化升温特性,利用荷载加压煤自燃特性参数测定装置和气相色谱仪,测定不同粒径煤的升温速率、耗氧速率和产热速率变化规律。实验结果表明:①不同粒径煤样在不同单轴应力下的升温速率随温度升高变化趋势具有一致性,整体上均呈先增高后降低趋势。当单轴应力为2,4,6,8 MPa时,随着煤样粒径增大,最大升温速率呈先增高后降低趋势;当单轴应力为10 MPa时,煤样最大升温速率随粒径增大而增高。②不同粒径煤样在升温过程中耗氧速率呈先快速增大后缓慢增大趋势;不同粒径煤样耗氧速率总体上均随单轴应力升高呈增大趋势。③不同粒径煤样在升温过程中产热速率整体呈先基本保持平稳再增大后减小趋势;随着煤样粒径增大,在适当的单轴应力作用下煤样最大产热速率会大于未施加单轴应力时。 展开更多

关键词 煤自燃 氧化升温 单轴应力 升温速率 耗氧速率 产热速率

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