煤体复电阻率实验室测试方法研究 被引量：3

1

作者 雷东记 周猛 +1 位作者 孟慧 赵晨光 《重庆大学学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期103-113,共11页

实验室煤体复电阻率测试旨在提供可靠的复电阻率数据,为进一步现场应用基础研究。影响煤体复电阻率测量精度的因素众多,其中电极板为最重要的因素之一,极板的厚度和大小都会对煤体复电阻率测量产生影响,因此电极板的变化对测量参数的准... 实验室煤体复电阻率测试旨在提供可靠的复电阻率数据,为进一步现场应用基础研究。影响煤体复电阻率测量精度的因素众多,其中电极板为最重要的因素之一,极板的厚度和大小都会对煤体复电阻率测量产生影响,因此电极板的变化对测量参数的准确性有重要意义。通过选用导电性较好的紫铜材料作为极板,对3种不同厚度的极板材料进行了复电阻率测量,分析极板厚度对激发极化效应的影响,测试了直径为1,2,3,4,5 cm 5种大小极板对煤体复电阻测量的影响,并使用Cole-Cole模型进行数据拟合。得出结论如下:1)极板本身的极化效应和极板与煤样端面贴合程度是影响煤样复电阻测量误差的主要因素,3种不同厚度的极板材料中导电铜纸误差最小;2)对同一个煤样而言极板面积变化仅对复电阻率幅值有较大影响,对煤样激发极化的影响可以忽略。 展开更多

关键词 复电阻率 极板材料 COLE-COLE模型

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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

2

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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不同煤阶煤样孔隙结构表征及其对瓦斯解吸扩散的影响 被引量：49

3

作者 李祥春 李忠备 +3 位作者 张良 高佳星 聂百胜 孟洋洋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期142-156,共15页

基于气体吸附理论,采用低温液氮吸附法(LT-N 2 GA),CO 2吸附法和扫描电镜法(SEM),从孔容、比表面积、孔径分布和孔隙形状4个方面,研究分析了8种不同变质程度煤样的孔隙结构。并结合煤粒瓦斯扩散实验,计算出煤样的迂曲度和瓦斯扩散通道长... 基于气体吸附理论,采用低温液氮吸附法(LT-N 2 GA),CO 2吸附法和扫描电镜法(SEM),从孔容、比表面积、孔径分布和孔隙形状4个方面,研究分析了8种不同变质程度煤样的孔隙结构。并结合煤粒瓦斯扩散实验,计算出煤样的迂曲度和瓦斯扩散通道长度,分析讨论了不同煤阶煤体孔隙结构对瓦斯解吸扩散规律的影响及机理。结果表明:不同煤阶煤样的吸附能力存在显著的差异。随变质程度的加深,吸附能力呈先降低后升高的U形规律;SEM观察结果与低温液氮吸附等温线分析的孔隙形态整体上较为一致,不同煤阶煤样的孔隙形态有很大差异,表明煤体表面的异质性;吸附分析显示中孔孔径呈多峰分布,孔容主要由2~15 nm的中孔贡献;煤体微孔段的吸附能力取决于0.6~0.9 nm和1.5~2.0 nm孔径段。煤质对瓦斯解吸扩散的影响主要与孔隙结构的差异有关。不同煤阶煤体孔隙率和迂曲度不同,瓦斯扩散通道长度不同,随着扩散通道长度的增加,瓦斯初始解吸速率呈指数形式减小;瓦斯在煤体孔隙中的扩散以微孔内的表面扩散为主,孔比表面积越大,表面扩散越显著;瓦斯解吸量和初始扩散系数与煤阶之间呈现不对称U形关系,在高阶煤阶段(V daf<15%),随着挥发分的增加,瓦斯解吸量和初始扩散系数显著减小。在中、低阶煤阶段(V daf>15%),随着挥发分的增加,二者缓慢增加。 展开更多

关键词 煤阶 孔隙结构表征 微孔 扩散通道 瓦斯解吸扩散规律

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受限空间煤粒瓦斯吸附扩散特性及模型适配差异分析 被引量：10

4

作者 赵伟 王亮 +1 位作者 陈向军 潘荣锟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期146-151,共6页

瓦斯吸附扩散系数与解吸扩散系数存在差异,而直接采用定压边界的单孔扩散模型拟含吸附数据从而获得定容条件下的吸附扩散系数有所欠妥。为了对比定压扩散模型和定容扩散模型的拟合差异,正确评价不同边界条件下的瓦斯扩散过程,采用工业... 瓦斯吸附扩散系数与解吸扩散系数存在差异,而直接采用定压边界的单孔扩散模型拟含吸附数据从而获得定容条件下的吸附扩散系数有所欠妥。为了对比定压扩散模型和定容扩散模型的拟合差异,正确评价不同边界条件下的瓦斯扩散过程,采用工业分析、等温吸附及吸附扩散动力学试验的方法,对不同初始压力下煤粒的吸附平衡过程及扩散系数变化进行了试验研究。研究发现,定容条件下试验煤样吸附压力随吸附时间呈对数曲线逐渐降低,而吸附平衡时间的长短由煤体的孔隙结构决定。另外,根据真实气体状态方程,可将压降规律转换为吸附规律。利用定容和定压2种扩散模型对瓦斯吸附扩散规律进行拟合,可以发现定容扩散模型要比定压扩散模型拟合效果好,且定压模型测得的扩散系数较之真正的定容扩散系数要大约2倍,并随着初始压力的增加其倍数逐渐增大。恒定压力的边界相当于给了瓦斯分子一个容易逸散的空间,相较于浓度逐渐升高的定容边界来说,扩散难度更小,扩散系数更大。最后,根据定压扩散系数以及定容扩散系数的差异,确定了试验中以及工程中2种扩散系数的应用范围:定压扩散模型适合描述试验中的定压吸附或者定压解吸试验,以及工程中煤层卸压区等高渗区的瓦斯运移规律。相对地,定容扩散模型则适合描述试验中的定容吸附或定容解吸试验,以及工程中被煤层低渗区隔绝的瓦斯运移规律,如应力集中区隔绝的区域或断层、褶曲等构造煤发育的部位。 展开更多

关键词 扩散系数 受限空间 孔隙结构 单孔模型 吸附扩散

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瓦斯抽采钻孔封孔水泥砂浆黏度时变性扩散模型 被引量：12

5

作者 张宏图 李阳 +1 位作者 姚邦华 王冕 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期52-59,共8页

为准确预测瓦斯抽采钻孔水泥砂浆注浆封孔浆液扩散特征,根据注浆流固耦合理论,考虑浆液黏度时变性对水泥砂浆扩散的影响以及应力对煤体形变的影响,提出了瓦斯抽采钻孔水泥砂浆封孔黏度时变性扩散模型,采用COMSOL数值模拟研究了不同注浆... 为准确预测瓦斯抽采钻孔水泥砂浆注浆封孔浆液扩散特征,根据注浆流固耦合理论,考虑浆液黏度时变性对水泥砂浆扩散的影响以及应力对煤体形变的影响,提出了瓦斯抽采钻孔水泥砂浆封孔黏度时变性扩散模型,采用COMSOL数值模拟研究了不同注浆压力下的浆液扩散分布特征与考虑浆液黏度时变性对注浆扩散范围结果的影响,并在新义煤矿开展现场试验验证。研究结果表明:①瓦斯抽采钻孔封孔水泥砂浆黏度时变性扩散模型,综合考虑了浆液黏度时变性以及注浆压力对煤体形变的影响,可以更全面地对注浆时浆液扩散特性进行预测;②水灰比为0.9时,水泥砂浆注浆效果较好,对应的水泥浆黏度随时间增大逐渐增大,呈指数函数关系增长;③浆液黏度时变性对浆液扩散范围有直接影响,考虑浆液黏度时变性较将浆液黏度考虑为常数时浆液扩散范围更小;④通过瓦斯抽采钻孔封孔水泥砂浆黏度时变性扩散模型的现场实际验证效果可知,最优封孔注浆压力为1.4 MPa。研究结果可为进一步优化水泥砂浆注浆封孔方案和提高瓦斯抽采钻孔封孔质量提供理论支撑。 展开更多

关键词 注浆压力 黏度时变性 浆液扩散半径 扩散模型 瓦斯抽采

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“爆破安全”课程融合实验教学体系构建与实践 被引量：10

6

作者 张飞燕 刘柯含 韩颖 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第2期55-62,共8页

为有效破解“爆破安全”课程真实实验难以开设的难题,基于虚拟仿真技术及其相关专利技术,展开融合实验教学体系构建与实践研究。以爆破安全工程中的“巷道掘进爆破安全设计与实现”环节为例,开发了巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台... 为有效破解“爆破安全”课程真实实验难以开设的难题,基于虚拟仿真技术及其相关专利技术,展开融合实验教学体系构建与实践研究。以爆破安全工程中的“巷道掘进爆破安全设计与实现”环节为例,开发了巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台,可以实现爆破方案设计、爆破施工以及爆破危害监测的全工艺流程;配套开发了巷道掘进爆破炮烟中毒应急救援虚拟仿真平台,可以实现炮烟中毒事故动画演示,并可在虚拟环境中交互式完成工人自救互救、救援人员救援两项实际操作;研发了岩巷掘进爆破仿真模型及教学用模拟电雷管,可完成炮孔布置、雷管检测、起爆网路连接与网路导通性检测四项实践操作。基于此,进行了融合实验教学内容设计,研究探索型的线上实验具有启发式、探究式、多途径与多方案的特点;综合设计型的线下实验具有互动式、团队式与设计性的特点。教学实践表明:线上虚拟仿真实验不仅极大丰富了实验教学形式、增强了实验课程的趣味性,同时突破了时间、地域对于实验课程的限制,学生随时随地皆可通过网络完成实验任务;而线下实体仿真实验,不仅培养了学生团队合作精神,而且加深了学生对课堂所学理论知识的理解与应用,其动手操作能力得以同步提高。融合实验教学体系构建了虚实结合、相互补充的混合式教学模式,为破解爆破类实验课程难以开设的难题提供了思路与参考。 展开更多

关键词 爆破安全 课程实验 融合教学体系 虚拟仿真 线上下混合式

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基于Adam优化深度神经网络快速确定瓦斯抽采半径 被引量：11

7

作者 郝天轩 陈国印 +1 位作者 赵立桢 唐一举 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期52-57,共6页

为解决煤矿瓦斯有效抽采半径难以快速准确确定的问题,采用基于Adam算法优化DNN(深度神经网络)方法来预测瓦斯抽采半径。查阅文献共收集已得到验证的970组数据集,每组数据选取煤层瓦斯初始渗透率、钻孔直径、抽采时间、地应力、煤层初始... 为解决煤矿瓦斯有效抽采半径难以快速准确确定的问题,采用基于Adam算法优化DNN(深度神经网络)方法来预测瓦斯抽采半径。查阅文献共收集已得到验证的970组数据集,每组数据选取煤层瓦斯初始渗透率、钻孔直径、抽采时间、地应力、煤层初始瓦斯压力作为预测模型的5个特征量,有效抽采半径作为目标输出值。接着预测模型进行不断学习和训练,最终训练得到1个最优的瓦斯有效抽采半径预测模型。利用训练好的最优预测模型结合Python语言开发出计算有效抽采半径的软件,并使用该软件在四季春煤矿和鹤煤六矿进行有效抽采半径预测的工程实例研究,验证该软件预测抽采半径的实用性和准确性。研究结果表明:通过使用开发的软件,可快速且较准确地计算出矿井瓦斯有效抽采半径,可为暂不具备现场测试条件的矿井抽采设计提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 Adam算法 有效抽采半径 预测模型 PYTHON语言 有效抽采半径计算软件

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废弃煤矿瓦斯资源信息管理云平台研发 被引量：3

8

作者 郝天轩 赵立桢 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第1期77-83,89,共8页

针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源... 针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源异构信息的数据仓库,开发了具有快捷编辑、多源查询、动态更新、可视统计、空间分析、图表制作等功能为一体的子系统;并在构建废弃矿井瓦斯(煤层气)抽采可行性评价指标体系及可靠分析模型的基础上,研发了包括评价因子分层次选取、评价方法及模型内嵌设置、分析参数动态调整、评价结果误差对比分析等全过程的废弃煤矿瓦斯可抽性自动评估子系统,并将此云平台应用于河南焦作矿区,可为矿区安全状态快捷评价及可靠分析提供支撑。 展开更多

关键词 废弃矿井 瓦斯抽采 资源管理云平台 Web GIS OPENLAYERS 数据库 可抽性评估 程序开发

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掘进巷道停风期间瓦斯超限应急处置技术研究 被引量：6

9

作者 毛俊睿 杨明 +2 位作者 刘佳佳 柳磊 柴沛 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期52-58,共7页

为解决掘进巷道停风导致的瓦斯浓度超限问题,提出1种利用瓦斯抽采管路进行局部抽出式通风的应急处置技术措施,并采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对比分析掘进巷道停风期间采取应急处置技术前后的掘进巷道瓦斯浓度分布规律和防治效... 为解决掘进巷道停风导致的瓦斯浓度超限问题,提出1种利用瓦斯抽采管路进行局部抽出式通风的应急处置技术措施,并采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对比分析掘进巷道停风期间采取应急处置技术前后的掘进巷道瓦斯浓度分布规律和防治效果。结果表明:对掘进巷道内现有的瓦斯抽采管路进行改造,在掘进巷道停风情况下利用瓦斯抽采管路中的负压对掘进巷道进行临时抽出式通风是1种有效的瓦斯超限应急处置技术;负压通风量的大小应依据生产现场的实际状况进行决定,掘进巷道若能在37 s内恢复正常通风,则可选取较小的负压通风量(5 m^(3)/min)进行临时通风;若超过37 s仍不能恢复正常通风,则应选取较大的负压通风量(>5 m^(3)/min)进行临时通风。 展开更多

关键词 掘进巷道 瓦斯超限 应急处置 瓦斯浓度 瓦斯抽采管路

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含瓦斯煤受载破坏瓦斯涌出的前兆特征研究 被引量：6

10

作者 陈亮 王恩元 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期79-84,共6页

为准确识别瓦斯涌出前兆信号,利用含瓦斯煤渗流试验系统开展不同加载速度条件下的含瓦斯煤受载破坏试验,分析不同加载速度条件下应力-瓦斯涌出特征,根据临界慢化理论研究煤体破坏过程中瓦斯涌出特征。结果表明:不同加载速度条件下的瓦... 为准确识别瓦斯涌出前兆信号,利用含瓦斯煤渗流试验系统开展不同加载速度条件下的含瓦斯煤受载破坏试验,分析不同加载速度条件下应力-瓦斯涌出特征,根据临界慢化理论研究煤体破坏过程中瓦斯涌出特征。结果表明:不同加载速度条件下的瓦斯涌出随应力的增大表现出先减小后增多的特征,且煤体破坏前瓦斯涌出有明显的升高特征;随着加载速度的提高,瓦斯涌出的上升趋势越来越超前于煤体破坏;煤体在破坏前表现出瓦斯涌出的方差、自相关系数增大的临界慢化特征,窗口长度、滞后步长取值大一些有利于含瓦斯煤破坏前兆的精准识别。 展开更多

关键词 受载破坏 瓦斯涌出 加载速度 应力 临界慢化

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瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究 被引量：3

11

作者 刘佳佳 陈守奇 +1 位作者 任镜璋 胡建敏 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期57-63,共7页

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制,利用Fluent模拟软件,结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况,在构建三维数学物理模型的基础上,开展不同瓦斯积聚量(56.52,113.04,169.56,226.08 m3)和不同爆炸距离(20,30,50,70 m)条... 为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制,利用Fluent模拟软件,结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况,在构建三维数学物理模型的基础上,开展不同瓦斯积聚量(56.52,113.04,169.56,226.08 m3)和不同爆炸距离(20,30,50,70 m)条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加,均呈线性关系,瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa,小于风机破坏荷载0.306 MPa;考虑安全系数前提下,当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机;在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上,分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响,由模拟结果可知,风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低,均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 冲击波 防爆门 风机 数值模拟

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回采工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷研究 被引量：2

12

作者 高建良 王文祺 +2 位作者 吴泽琳 陈太东 蔡行行 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期73-78,共6页

为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Fluent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m^(3)条件下的风门冲击载荷进行研究。结果表明:风门冲击载荷随时间... 为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Fluent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m^(3)条件下的风门冲击载荷进行研究。结果表明:风门冲击载荷随时间变化出现2次峰值,第1次峰值为风门冲击载荷最大值;若风门间距离较近,则风门间的互相影响使冲击载荷形成第3次峰值。风门爆炸冲击载荷最大值与瓦斯积聚体呈现幂函数增加关系;风门达到冲击载荷最大值的时间随着瓦斯积聚体积增加呈现幂函数减小关系。研究结果可为瓦斯爆炸对风门的影响研究提供依据。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 风门 冲击载荷 数值模拟 瓦斯体积

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轴向应力对原煤瓦斯解吸及孔隙率变化的影响

13

作者 于世洋 温志辉 田宣 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第S2期138-142,共5页

为了研究轴向压力作用下含瓦斯原煤的解吸特性,依托自行研制开发的吸附/解吸试验系统,测定了不同孔隙压力下轴向应力逐渐增加至原煤破坏过程中不同加载阶段的瓦斯解吸量,试验结果表明:瓦斯解吸量呈现缓慢减小后急速增加的“V”型变化趋... 为了研究轴向压力作用下含瓦斯原煤的解吸特性,依托自行研制开发的吸附/解吸试验系统,测定了不同孔隙压力下轴向应力逐渐增加至原煤破坏过程中不同加载阶段的瓦斯解吸量,试验结果表明:瓦斯解吸量呈现缓慢减小后急速增加的“V”型变化趋势;同时利用氦气对不同轴向应力状态下煤样的孔隙率进行了测定,且采用COMSOL Multiphysics软件对孔隙率随轴向应力的变化进行数值模拟,研究结果表明,受载煤样孔隙率随着轴向应力的增加呈现先减小后增加的“V”型变化趋势,数值模拟结果与试验结果取得了较好的一致性;所得结果对完善含瓦斯煤受载条件下的解吸特性具有参考价值。 展开更多

关键词 轴向应力 瓦斯解吸 解吸量 孔隙率 裂隙

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超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征

14

作者 刘佳佳 李元隆 +2 位作者 高建良 王丹 张云龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期190-199,共10页

为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共... 为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共振及单轴压缩试验测定,量化分析超临界CO_(2)脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明:超临界CO_(2)脉动作用后,煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加,黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响,煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低,超临界CO_(2)对有机物的萃取作用效果明显,脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤,晶体层片间距增加了0.002 9 nm,煤体结构趋于松散;对比超临界CO_(2)脉动作用前,作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙率分别提高了66.7%、128.6%,煤体内部孔隙连通性增强,脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显;超临界CO_(2)脉动作用后煤的力学特性显著劣化,单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%,声发射振铃计数和累积能量均大幅降低,振铃计数峰值降至作用前51%,煤样内部颗粒黏聚力降低,累积能量降低了62%。综上,超临界CO_(2)脉动作用能够显著破坏低阶煤的微观-宏观结构,对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采具有重要意义。 展开更多

关键词 超临界CO_(2) 脉动致裂 微观结构 孔隙 力学特性

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不同含水饱和度煤体复电阻率各向异性及频散特征试验研究

15

作者 李东会 李子馨 +1 位作者 李哲 黄亚平 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期147-155,共9页

目的为了分析含水饱和度、各向异性、孔隙结构对煤体复电阻率及其频散特性的影响,开展不同含水饱和度煤体复电阻率各向异性及频散特征试验研究。方法选取赵固二矿无烟煤为研究样本,探究其电学特性,分别测量煤样在不同方向、不同含水饱... 目的为了分析含水饱和度、各向异性、孔隙结构对煤体复电阻率及其频散特性的影响,开展不同含水饱和度煤体复电阻率各向异性及频散特征试验研究。方法选取赵固二矿无烟煤为研究样本,探究其电学特性,分别测量煤样在不同方向、不同含水饱和度条件下的复电阻阻抗值Z(复阻抗,表示实际能量耗散)和复电阻虚部值X(电抗,表示介质内部的储能能力),得出相应的复电阻率频谱曲线,并使用各向异性系数表示含水饱和度、孔隙度对煤样各向异性的影响。结果结果表明,含水煤体复电阻率具有频散特征,即复电阻率的大小随频率变化而变化。具体表现为,Z和X的绝对值随含水饱和度增加而降低,且虚部值X明显偏移。随着含水饱和度增加,界面临界值向频率增大方向移动。煤体在不同含水饱和度下的复电阻率值均呈明显各向异性。随着含水饱和度增加,各向异性系数呈上升趋势,并且随着孔隙度升高,各向异性系数也随之增加,这一现象主要与煤的孔隙结构及分布有关。结论研究结果证实了含水饱和度、孔隙结构与煤体复电阻率的各向异性及频散特性之间密切相关,为利用煤体复电性特征探测煤层孔隙结构、发育状况及矿物组成提供了实验和理论依据,同时对于煤矿瓦斯灾害的防治具有重要的实际意义。 展开更多

关键词 含水煤样 含水饱和度 电阻率各向异性 复电阻率 各向异性系数

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钙钛矿催化剂催化低浓度甲烷燃烧研究进展

16

作者 竹涛 王美丹 +6 位作者 苑博 张学里 张馨月 黄钰欢 李辰 徐旭东 孙倩 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期63-79,共17页

煤矿瓦斯是煤矿的伴生气,主要成分是甲烷,大量排放到大气中引起了全球气候变暖等生态问题,因此煤矿乏风瓦斯的减排对于达成双碳目标至关重要。催化燃烧法是一种很有前途的甲烷减排的方法,其关键在于开发低成本、高催化活性的催化剂。近... 煤矿瓦斯是煤矿的伴生气,主要成分是甲烷,大量排放到大气中引起了全球气候变暖等生态问题,因此煤矿乏风瓦斯的减排对于达成双碳目标至关重要。催化燃烧法是一种很有前途的甲烷减排的方法,其关键在于开发低成本、高催化活性的催化剂。近年来,钙钛矿氧化物由于成分灵活、结构特殊、较低的成本以及催化性能的可调控性等优点在甲烷催化燃烧领域受到极大的关注。在钙钛矿催化剂处理低浓度甲烷的工业应用中,存在催化性能低和硫中毒等问题,阻碍了钙钛矿氧化物催化甲烷燃烧体系的进一步发展。介绍了钙钛矿催化剂的可调控结构和合成方法,归纳了钙钛矿催化剂上的甲烷催化燃烧机理,分析了硫的存在导致钙钛矿失活的原因,重点阐述了钙钛矿催化剂提高催化活性以及耐硫性能的设计方法。分析发现:通过优化制备条件、进行元素掺杂、酸性溶液处理、构建多孔新型钙钛矿等方法的应用,可使钙钛矿的表面活性位点与氧空位的数量增加,同时提高活性组分在催化剂表面的分散程度,进而提高催化活性。最后对钙钛矿催化剂催化甲烷燃烧未来设计方向进行了展望。 展开更多

关键词 甲烷催化燃烧 钙钛矿 煤矿乏风瓦斯 催化活性 氧化物 硫化物

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节理倾角与孔间参数对层状岩体爆破裂纹扩展的影响

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作者 于建新 炊锦涛 +2 位作者 张浩 李真珍 刘思阳 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第10期1-14,共14页

针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖问题,以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数,采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样,开展了层状岩体爆破试验,基于ABAQUS模拟软件,分... 针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖问题,以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数,采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样,开展了层状岩体爆破试验,基于ABAQUS模拟软件,分析了层状岩体在不同节理倾角下爆破裂纹扩展及应力波传播特性。结果表明:节理倾角对应力波传播具有显著的导向作用,通过影响应力分布导致不同位置的峰值应变及损伤程度存在差异,进而促使裂纹在节理面处或炮孔周围扩展。孔间延时对裂纹扩展路径具有关键调控作用,随着延时增长,先爆孔与后爆孔的应力波叠加区域由节理中心逐渐向后爆孔周围转移,导致节理中心峰值应变与损伤值先增后减,岩体破坏区域相应地向后爆孔偏移;但延时过长会削弱双孔应力波的协同效应。孔间距增大将减弱节理中心的应力叠加,使能量集中于炮孔周边,裂纹扩展模式从节理贯通转向孔周放射状分布;而过大的孔间距则因能量衰减与应力叠加不足,易导致孔间裂纹贯通失效,显著降低岩体破碎效率。 展开更多

关键词 层状岩体 孔间延时 孔间距 节理倾角 应力波

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深部煤层抽采钻孔变形失稳影响因素研究 被引量：20

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作者 张学博 王文元 蔡行行 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期159-166,共8页

为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素,分析了抽采钻孔变形失稳机理,建立了三维数值模型,研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响,最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素。结果表明:①随着钻孔埋深的增加,钻孔围... 为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素,分析了抽采钻孔变形失稳机理,建立了三维数值模型,研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响,最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素。结果表明:①随着钻孔埋深的增加,钻孔围岩的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都随之增加,并且埋深扩大1倍,位移最大增加6.11倍,最大垂直压力增加1倍,最大垂直应力所处位置距钻孔表面距离不断增大,但垂直应力集中系数基本不变。②随着侧压系数的增大,钻孔围岩的最大垂直位移和最大水平位移都增大,最大垂直位移增加速率较快,并且侧压系数扩大1倍,钻孔的最大位移变为原来的3.29倍;钻孔最大垂直应力随之缓慢增加。③孔径和瓦斯压力对钻孔稳定性影响较小。孔径或瓦斯压力的增加导致钻孔的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都缓慢增加。④采用套管对钻孔进行支护,钻孔变形得到一定的控制,最大垂直位移和最大水平位移都明显减少,最大垂直应力所处位置至钻孔的距离与应力集中系数都减小,并且PP套管效果最佳。⑤由埋深和侧压系数(地质构造)决定的地应力是钻孔失稳的根源,是影响抽采钻孔稳定性的主控因素。研究结果可以为矿井瓦斯治理提供理论基础。 展开更多

关键词 抽采钻孔 钻孔失稳 瓦斯抽采 深部煤层

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超临界CO_(2)作用下高阶煤微观结构及力学特性-声发射特征研究 被引量：3

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作者 刘佳佳 许艳之 +3 位作者 聂子硕 张云龙 高建良 王丹 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期127-135,共9页

超临界CO_(2)压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术,明晰其对煤体的影响机制,有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用。为准确表征超临界CO_(2)作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化,以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试... 超临界CO_(2)压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术,明晰其对煤体的影响机制,有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用。为准确表征超临界CO_(2)作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化,以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)浸泡试验系统,结合全自动物理吸附仪(BET)以及全自动压汞仪(MIP),对超临界CO_(2)处理前后高阶煤的孔裂隙结构变化进行分析,并利用单轴压缩和声发射试验系统对超临界CO_(2)处理前后高阶煤的单轴压缩力学特性和声发射特征进行测定。结果表明:超临界CO_(2)对高阶煤具有良好的扩孔增渗作用。超临界CO_(2)处理后高阶煤的微小孔孔容占比降低,中大孔孔容占比增大,且高阶煤的总孔容增大;超临界CO_(2)对高阶煤的力学特性具有明显的劣化作用。超临界CO_(2)处理后高阶煤单轴抗压强度和弹性模量均显著下降,降幅分别为70.06%和55.56%,且超临界CO_(2)处理后高阶煤的内部声发射信号活跃度明显下降,高阶煤单轴抗压时间、累计振铃计数以及累计能量分别降低了98.68 s、95.14×10^(3)个、200.30 V·ms,降幅分别为46.65%、37.65%、50.03%,高阶煤累计振铃计数以及累计能量平静期占比均显著增加,缓增期占比均降低,激增期前者占比降低,后者占比小幅度增加。研究成果将有助于推动超临界CO_(2)压裂技术的机理研究,对深部高阶煤的煤层气开采和CO_(2)地下封存具有一定指导意义。 展开更多

关键词 超临界CO_(2) 高阶煤 孔隙结构 力学特性 声发射特性 扩孔增渗

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不同抵抗线影响下层状岩体爆破的破岩规律 被引量：2

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作者 于建新 孟鹏展 +1 位作者 张馨 李真珍 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期60-70,共11页

层状岩体是地下工程建设常见的地质构造,钻爆法施工在层状岩体中表现为爆破成型效果差、超欠挖现象严重、振动传播不均衡等问题。抵抗线是影响爆破效果的关键参数,本研究以最小抵抗线为控制指标,研究初始应力与节理角度等影响下的层状... 层状岩体是地下工程建设常见的地质构造,钻爆法施工在层状岩体中表现为爆破成型效果差、超欠挖现象严重、振动传播不均衡等问题。抵抗线是影响爆破效果的关键参数,本研究以最小抵抗线为控制指标,研究初始应力与节理角度等影响下的层状岩体爆破破岩规律。以Ⅲ级围岩为地质背景,采用分层浇筑的方法制备不同节理参数的混凝土试块作为层状岩体的模拟材料,进行了一系列不同爆破条件下的爆破试验,结合高速摄影机、动态信号分析系统以及智能五段爆速仪等设备监测了试验过程;利用LS-DYNA三维数值仿真模型,分析了地应力静载与爆炸动载耦合作用下层状岩体的损伤及应力波传规律。研究结果表明:节理对爆破应力波地传播有阻隔作用,改变了裂纹扩展的方向和形态,应力波传至节理面后大量能量发生反射现象,少量能量发生透射现象穿过节理面,爆破效果上表现为主裂纹首先沿节理弱面贯穿,垂直于节理方向迎爆侧的岩石裂纹发育优于背侧裂纹,迎爆侧岩石内的应变强度大于背爆侧;随着抵抗线在6~10 cm增大,层状岩体爆破产生的爆破粉碎区及裂隙区范围逐渐减小,但爆破空腔范围先增大后减小,抵抗线较小时爆炸能量主要以气体形式逸出造成能量浪费,较大时爆炸能量作用于岩石内部难以抛掷岩石,当抵抗线为H=8 cm时,爆破产生的破岩效果最好;节理面迎爆侧有效应力随最小抵抗线的增加呈现先增大后减小趋势,合速度呈现先减小后增大趋势,节理面背爆侧有效应力峰值和合速度峰值变化趋势平缓。研究成果有助于加深对地下工程中层状岩石爆破破岩机理的认识。 展开更多

关键词 层状岩体 爆破 不同抵抗线 裂纹扩展 应力波传播

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