温度对煤粒瓦斯扩散动态过程的影响规律与机理 被引量：51

1

作者 刘彦伟 魏建平 +1 位作者 何志刚 刘明举 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期100-105,共6页

根据气体在多孔介质的运移理论,推导出了含瓦斯煤粒的扩散通量、扩散系数与温度分别呈指数函数、幂函数关系。运用自制设备,实验研究了吸附平衡压力为(0.74±0.01)MPa,吸附温度为303 K,解吸环境温度为283～313 K条件下,不同煤阶含... 根据气体在多孔介质的运移理论,推导出了含瓦斯煤粒的扩散通量、扩散系数与温度分别呈指数函数、幂函数关系。运用自制设备,实验研究了吸附平衡压力为(0.74±0.01)MPa,吸附温度为303 K,解吸环境温度为283～313 K条件下,不同煤阶含瓦斯煤粒的扩散通量与温度的量化关系,确定了3种煤阶煤粒瓦斯放散量随温度变化的修正方法和回归系数,查明了不同煤阶煤粒的瓦斯扩散系数随温度升高的量化变化规律。实验结果表明,前60 min的温度影响回归系数a可在0.011 0～0.012 0之间取值,无烟煤取0.011 0,高变质烟煤可取0.011 5,低变质烟煤可取0.012 0。揭示了温度对含瓦斯煤粒扩散动态过程的影响机理,温度升高增强了甲烷分子的活性、促使孔隙扩张,特别是小孔隙的扩张,大大提高了瓦斯在煤粒中的扩散能力。 展开更多

关键词 温度 煤粒 瓦斯扩散规律 瓦斯扩散机理

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基于多物理场耦合的瓦斯抽放半径确定方法 被引量：54

2

作者 郝富昌 刘明举 孙丽娟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期106-111,共6页

为确定合理的瓦斯抽放半径,建立了考虑煤的流变特性、渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,对比分析了软硬煤层钻孔孔径的变化规律,研究了抽放过程的渗透率的动态演化规律,确定了软硬煤层的有效抽放半径,找出了瓦斯抽放半径的... 为确定合理的瓦斯抽放半径,建立了考虑煤的流变特性、渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,对比分析了软硬煤层钻孔孔径的变化规律,研究了抽放过程的渗透率的动态演化规律,确定了软硬煤层的有效抽放半径,找出了瓦斯抽放半径的影响因素。研究结果表明:由于含瓦斯煤的流变特性,软硬煤层钻孔均会随时间发生缩孔现象,软煤层钻孔在短时间内就可能被堵塞,硬煤层钻孔直径虽有缩小但仍处于稳定状态,并不堵塞瓦斯抽放通道,在确定抽放半径时,应首先分析钻孔的孔径变化规律以确定有效抽放时间;瓦斯抽放过程中煤的渗透率会随时间的推移逐渐增大;煤体硬度、埋藏深度、初始瓦斯压力、初始渗透率和钻孔孔径等是影响瓦斯抽放半径的主要因素。 展开更多

关键词 瓦斯抽放半径 多物理场耦合 渗流场 应力场 流变特性 软硬煤

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真空紫外光降解瓦斯反应动力学规律 被引量：1

3

作者 戴俊 刘雯 +1 位作者 杨娟 魏建平 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期87-91,共5页

为了研究真空紫外光降解瓦斯过程的反应动力学规律,在自制的真空石英光化学反应器中以含甲烷标准气体模拟矿井瓦斯,运用Langmuir-Hinshelwood(L-H)拟一级反应动力学模型对不同光照强度、氧气体积分数、甲烷初始体积分数和水分子体积分... 为了研究真空紫外光降解瓦斯过程的反应动力学规律,在自制的真空石英光化学反应器中以含甲烷标准气体模拟矿井瓦斯,运用Langmuir-Hinshelwood(L-H)拟一级反应动力学模型对不同光照强度、氧气体积分数、甲烷初始体积分数和水分子体积分数下瓦斯(甲烷)的降解过程进行拟合。结果表明:真空紫外光降解瓦斯反应动力学规律符合一级反应动力学特性;光照强度、甲烷初始体积分数、氧气体积分数和水分子体积分数是影响真空紫外光降解瓦斯的主要因素;瓦斯(甲烷)降解的反应速率随光照强度和氧气体积分数增大而增大,随甲烷初始体积分数增大而减小,随水分子体积分数增大而先增大后减小。 展开更多

关键词 安全工程 瓦斯 真空紫外光 羟基自由基 反应动力学 Langmuir-Hinshelwood方程

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高温高压平衡水条件下煤吸附CH_4实验 被引量：16

4

作者 刘高峰 张子戌 +1 位作者 宋志敏 郎伟伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期794-797,共4页

以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验。实验结果表明:褐煤的朗格缪尔体积(VL)随温度的升高而减小;焦煤的... 以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验。实验结果表明:褐煤的朗格缪尔体积(VL)随温度的升高而减小;焦煤的朗格缪尔体积随温度的升高而增大;气煤和无烟煤的朗格缪尔体积随温度的升高先增大,后减小。研究表明:煤层埋藏深度增加,温度增高,吸附量减小;温度增高,平衡水分含量降低;平衡水分含量降低,吸附量增大。高温高压平衡水条件下煤吸附CH4的实验结果表现的特性是由于压力、温度和水分对煤吸附的综合作用的结果。在开展深部煤层等温吸附实验研究时,应该选用与模拟深度相对应的温度下平衡水含量的煤样。 展开更多

关键词 高温高压 平衡水 吸附 深部煤层

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滑动构造对马岭山矿区二_1煤层瓦斯突出的控制作用 被引量：7

5

作者 赵发军 王倩 +1 位作者 邓奇根 刘明举 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期112-116,共5页

为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马... 为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马岭山矿区瓦斯赋存特征为:在瓦斯风化带下限周围,煤层瓦斯含量梯度较未受滑动影响煤层增大5.1倍。矿区煤体强度极低,多数煤的坚固性系数小于0.3,煤的孔隙率与未受滑动构造影响煤层相比下降了60%。控制突出发生的主要因素为煤层厚度,矿区内突出均发生在煤厚大于3 m的区域。这些特点使矿区内矿井往往从低瓦斯矿井直接升级为煤与瓦斯突出矿井。 展开更多

关键词 滑动构造 煤与瓦斯突出 控制 马岭山矿区 瓦斯含量梯度

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粒度对软硬煤粒瓦斯解吸扩散差异性的影响 被引量：72

6

作者 刘彦伟 刘明举 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期579-587,共9页

基于气体在多孔介质的运移理论,采用物理模拟实验的方法,研究了软、硬煤粒瓦斯扩散速度、扩散系数的差异特征随粒径的变化规律;采用压汞法考察了软、硬煤粒孔隙结构特征的差异,分析了粒径对软硬煤瓦斯扩散行为差异性的影响机理。研究结... 基于气体在多孔介质的运移理论,采用物理模拟实验的方法,研究了软、硬煤粒瓦斯扩散速度、扩散系数的差异特征随粒径的变化规律;采用压汞法考察了软、硬煤粒孔隙结构特征的差异,分析了粒径对软硬煤瓦斯扩散行为差异性的影响机理。研究结果表明,当粒度大于等于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值达到最大值,且基本趋于稳定;当粒度小于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值随粒度的减小而减小;当粒径减小到一定程度——称该粒度为原始粒度,软、硬煤的瓦斯扩散速度和扩散系数几乎没有差别。软煤相对于硬煤和粒度减小,均使大中孔的孔容显著增大,即粒度减小会缩小软硬煤之间瓦斯解吸扩散通道的差别。软硬煤孔隙结构差异是导致瓦斯扩散速度和瓦斯扩散系数随粒径变化规律产生差别的本质原因。以上研究成果为钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯放散初速度和煤层瓦斯含量等测定过程中粒度选择与结果修正提供理论参考。 展开更多

关键词 软硬煤屑 粒径 瓦斯解吸扩散规律 孔隙结构

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基于苯甲酸荧光法的Fenton试剂氧化降解瓦斯体系羟基自由基测定 被引量：6

7

作者 戴俊 王政锦 +2 位作者 宋会磊 杨娟 魏建平 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期82-85,共4页

为了快速检测Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中生成的羟基自由基(·OH),提出了一种苯甲酸荧光法测定·OH含量的方法。Fenton试剂产生的·OH能与苯甲酸反应生成具有强荧光的羟基苯甲酸,利用荧光强度的变化可间接测定反应体... 为了快速检测Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中生成的羟基自由基(·OH),提出了一种苯甲酸荧光法测定·OH含量的方法。Fenton试剂产生的·OH能与苯甲酸反应生成具有强荧光的羟基苯甲酸,利用荧光强度的变化可间接测定反应体系中·OH的含量,系统研究了H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH值等因素对·OH产生效率的影响。结果表明,H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH值是影响Fenton试剂产生·OH的主要因素,当c(H2O2)=100 mmol/L、c(Fe2+)=2.0 mmol/L、pH=2.5时,溶液荧光强度F最大,同时Fenton试剂降解瓦斯反应体系的·OH生成量最大。 展开更多

关键词 安全工程 荧光光谱法 苯甲酸 羟基自由基 瓦斯

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软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究 被引量：7

8

作者 陈立伟 杨天鸿 +1 位作者 杨宏民 张书金 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1037-1041,共5页

针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程... 针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程,并结合钻孔抽采瓦斯的初始条件和边界条件,运用多物理场耦合分析软件模拟了抽采条件下软、硬煤的残余瓦斯含量的差异性.数值模拟结果表明:在相同的抽采时间内,软煤的残余瓦斯含量始终高于硬煤,软煤瓦斯含量降到8 m3/t需要180 d,硬煤瓦斯含量降到8 m3/t需要162 d. 展开更多

关键词 瓦斯流固耦合方程 残余瓦斯含量 数值模拟 软煤 钻孔瓦斯抽采

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深部煤层含水率物理模拟与数值模型研究 被引量：3

9

作者 刘高峰 张子戌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A02期348-352,共5页

针对深部煤层含水性相关研究不足的现状,选择北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的温度条件,开展了不同温度下煤的平衡水分实验,对实验数据进行了假设检验和参数估计,分析了平衡水... 针对深部煤层含水性相关研究不足的现状,选择北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的温度条件,开展了不同温度下煤的平衡水分实验,对实验数据进行了假设检验和参数估计,分析了平衡水分含量与煤级和温度之间的关系,建立了平衡水分含量与煤级和温度的数值模型.研究结果显示：相同温度条件下,平衡水含量随煤级先降低,后升高;同煤级条件下,埋藏深度增加,煤层温度升高,煤层含水率减小,因此,深部煤层中含水率要低于浅部煤层;但到达一定埋藏深度后,煤层含水率减小的趋势不明显.平衡水分含量与煤级和温度分别满足一元二次方程和指数负增长的数学统计关系,平衡水分含量与温度和煤级的数值模型的绝对误差为0.03％～0.70％,平均为0.24％;相对误差为1％～18％,平均为6.5％;表明平衡水分含量与温度和煤级的数值模型的精度较高. 展开更多

关键词 深部煤层 含水率 平衡水分 煤级 温度

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掺杂离子对Fenton试剂氧化降解瓦斯效应的影响

10

作者 魏建平 王睿 +1 位作者 杨娟 戴俊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期360-364,共5页

Fenton试剂降解瓦斯是利用Fe2+催化H2O2产生羟基自由基(·OH)氧化甲烷而实现的,为抑制Fenton试剂中H2O2无效分解,进一步提高Fenton试剂氧化降解瓦斯效应,通过掺杂硬酸离子保持Fenton试剂的稳定性,系统考察了Mg2+对Fenton试剂稳定性... Fenton试剂降解瓦斯是利用Fe2+催化H2O2产生羟基自由基(·OH)氧化甲烷而实现的,为抑制Fenton试剂中H2O2无效分解,进一步提高Fenton试剂氧化降解瓦斯效应,通过掺杂硬酸离子保持Fenton试剂的稳定性,系统考察了Mg2+对Fenton试剂稳定性、羟基自由基表观生成率、瓦斯降解率的影响规律。实验结果表明:Mg2+可有效保持Fenton试剂的稳定性,提高Fenton试剂产生羟基自由基和降解瓦斯的能力;当c(Mg2+)为0.5 mmol/L时,反应0.5 h后羟基自由基表观生成率最高可达80.41%,瓦斯降解效率可从传统Fenton试剂的25%提高到40%。应用量子化学理论验证了掺杂硬酸离子是通过降低过氧化羟基自由基(HOO·)的活度来延长Fenton链式反应中链的传递过程,减少H2O2无效分解,提高Fenton试剂的稳定性、羟基自由基表观生成率和降解瓦斯效应,为Fenton试剂高效氧化降解瓦斯提供理论依据。 展开更多

关键词 FENTON试剂 羟基自由基 瓦斯降解率 掺杂离子 量子化学

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煤矿本质安全管理综合评价的GA-SVC模型及应用 被引量：4

11

作者 王志军 宋文婷 马小童 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期123-126,共4页

为评价煤矿本质安全管理水平,根据煤矿本质安全管理的内涵,构建了综合评价指标体系。针对以往评价方法主观设置指标权重的缺陷,采用支持向量分类算法对煤矿本质安全管理进行评价。鉴于遗传算法全局搜索最优解的特点,将遗传算法用于获取... 为评价煤矿本质安全管理水平,根据煤矿本质安全管理的内涵,构建了综合评价指标体系。针对以往评价方法主观设置指标权重的缺陷,采用支持向量分类算法对煤矿本质安全管理进行评价。鉴于遗传算法全局搜索最优解的特点,将遗传算法用于获取支持向量分类参数的最优值,建立了煤矿本质安全管理评价的遗传-支持向量分类模型(GA-SVC)。根据以往煤矿本质安全管理评价资料,构建了学习样本。测试结果表明,基于GA-SVC模型的评价方法精度较高,具有较强的泛化能力,且无需人为设置指标权重,避免了人的主观因素对评价结果的影响,能够更客观、准确地得出评价结果。 展开更多

关键词 矿山安全 本质安全管理 综合评价 支持向量分类 遗传算法

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岩石定向水力压裂导控的数值分析 被引量：11

12

作者 王志军 连传杰 王阁 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期320-324,共5页

水力压裂是改变岩体结构的一种人为手段,为控制压裂裂隙的扩展方向,需要研究定向水力压裂导控技术。根据裂隙产生及扩展机理,通过水力压裂力学分析,总结出轴向楔形槽导控、环形楔形槽导控及控制孔导控3种定向水力压裂导控方法。为对比分... 水力压裂是改变岩体结构的一种人为手段,为控制压裂裂隙的扩展方向,需要研究定向水力压裂导控技术。根据裂隙产生及扩展机理,通过水力压裂力学分析,总结出轴向楔形槽导控、环形楔形槽导控及控制孔导控3种定向水力压裂导控方法。为对比分析3种导控方法的效果,运用数值模拟试验方法,对常规(非定向)压裂、轴向楔形槽导控压裂、环形楔形槽导控压裂及控制孔导控压裂进行了数值模拟,通过声发射及剪应力分布研究了4种压裂方式下压裂过程中裂隙扩展动态特征,对比分析了4种压裂方式的微裂压力及破裂压力。结果表明:3种导控方法均可起到控制裂隙发展方向的作用,且有效降低了水力压裂的微裂压力和破裂压力,3种导控方法中以轴向楔形槽导控为最优。 展开更多

关键词 定向水力压裂 裂隙扩展 导控 数值模拟

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寺家庄井田煤储层渗透率表征方法优选

13

作者 郭红玉 拜阳 +3 位作者 蔺海晓 李广生 马俊强 苏现波 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期111-115,共5页

煤储层渗透率是影响瓦斯抽采与煤层气开发的重要参数,快速评价不同结构煤体的渗透率对指导现场工作有重要意义。以寺家庄井田为例,为了优选出表征煤储层渗透率的合适方法,通过裂隙分形维数、声波速度和地质强度指标(GSI)对煤体结构进行... 煤储层渗透率是影响瓦斯抽采与煤层气开发的重要参数,快速评价不同结构煤体的渗透率对指导现场工作有重要意义。以寺家庄井田为例,为了优选出表征煤储层渗透率的合适方法,通过裂隙分形维数、声波速度和地质强度指标(GSI)对煤体结构进行定量表征,测试其渗透率,依据表征的难易程度和二者拟合系数进行对比。结果表明:裂隙分形维数与渗透率相关性显著,但是操作较为繁琐且不适用于软煤;声波速度法操作简单,但与渗透率关系不明显;地质强度指标与渗透率具有显著的相关性,操作简单,适用于所有煤体结构。因此,寺家庄井田煤储层渗透率表征的最佳方法为地质强度指标法。 展开更多

关键词 安全工程 渗透率 分形维数 声波速度 地质强度指标 定量表征

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