检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭科学技术 2021年第3期49卷 64-70页

作者：雷顺高富强王晓卿煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为了解决现有煤体单轴抗压强度(UCS)测试数据利用率低的问题,采用数据筛选与分析、数理统计、聚类分析的方法,提出一种能比较有效地分辨、衡量煤体强度差异,并能对UCS测试结果进行定量评价和分类的方法。通过搜集整理山西、山东、内蒙... 详细信息

为了解决现有煤体单轴抗压强度(UCS)测试数据利用率低的问题,采用数据筛选与分析、数理统计、聚类分析的方法,提出一种能比较有效地分辨、衡量煤体强度差异,并能对UCS测试结果进行定量评价和分类的方法。通过搜集整理山西、山东、内蒙古、陕西、新疆等主要产煤省份及地区129座矿井的808组煤体UCS数据,分析煤体UCS数据分布特征及分布规律并对测试结果进行评价,为煤体强度分级及煤系地层有关工程设计提供重要参考依据;基于煤体强度测试数据统计分析,将煤体强度进行分级同时根据其煤体强度分级与评价结果初步对煤矿巷道围岩支护参数类型提供参考和预测评估。结果表明:所统计煤体UCS分布范围为1.37~55.48 MPa,平均值为16.11 MPa,标准差为8.93 MPa,且满足正态分布。对煤体UCS分级:Ⅰ(1~10 MPa)、Ⅱ(10~15 MPa)、Ⅲ(15~25MPa)、Ⅳ(25~40 MPa)、Ⅴ(40~60 MPa)。依据单轴抗压强度分级标准对其进行分值评价:非常差(0~10分)、差(11~20分)、较差(21~40分)、中(41~60分)、较好(61~80分)、好(81~95分)、非常好(96~100分)。对煤矿单轴抗压强度进行分值评价,同时与不同支护参数进行对应分类划分,所提供的支护参数可为煤巷支护基本参数提供参考。

关键词：煤体强度单轴抗压强度聚类分析强度分级支护参数

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深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

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煤炭科学技术 2022年第3期50卷 85-91页

作者：毕慧杰邓志刚李少刚莫云龙苏振国煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性,采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析,确定顶板预断裂位置,在此基础上,根据现场地质及施工条件,首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及... 详细信息

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性,采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析,确定顶板预断裂位置,在此基础上,根据现场地质及施工条件,首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数,然后通过理论计算和现场爆破试验的方法,综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计。工程实践表明:工作面微震事件大多集中在回风巷一侧,未采取深孔爆破预卸压措施时,能量大于10^(4) J的微震事件释放能量占总能量的69%,采取措施后,工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放,大能量微震事件明显减少;微震层析成像分析表明,断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移,避免了对巷道及煤柱的直接影响;支架工作阻力监测得出,回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定,来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍,说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用;由现场巷道变形观测得出,采取断顶爆破预卸压措施后,巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78%和80%,未出现严重帮鼓和支护失效现象,巷道变形控制效果明显。

关键词：小煤柱巷道深孔爆破弧形三角块结构微震监测高应力转移顶板来压控制巷道变形

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动态回采工作面煤壁瓦斯涌出数值计算及现场应用

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煤炭科学技术 2021年第6期49卷 195-204页

作者：刘彦青煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层... 详细信息

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层渗透率分布模型,构建了动态推采期间工作面煤壁多组分瓦斯涌出数值计算模型,采用有限差分法编制相应的解算程序,模拟计算回采工作面煤壁瓦斯涌出量。以瓦斯平衡方程、风量平衡方程为基础构建工作面瓦斯涌出量分源测算数学模型,结合工作面现场风量瓦斯分段测定法,实测了工作面煤壁瓦斯涌出量。对比分析了22051工作面煤壁瓦斯涌出量数值模拟结果与实测结果,研究表明:该工作面煤壁瓦斯涌出数值计算模型中工作面平均日推进速度参数应该由该工作面25~35 d的实际推进度计算得到,工作面回采进尺状况对工作面煤壁前方煤层瓦斯渗流运移具有重要影响作用,该工作面在当前开采条件和煤层瓦斯赋存渗流条件下,工作面煤壁瓦斯涌出量取决于25~35 d的工作面回采进尺状况,工作面煤壁瓦斯涌出存在明显的时间累加与延迟效应。

关键词：工作面推进速度有限差分法工作面煤壁瓦斯涌出量

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基于直裂纹半圆三点弯曲试验的煤样断裂特性研究

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采矿与安全工程学报 2022年第5期39卷 1041-1050页

作者：杨磊李建忠娄金福王晓卿中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为研究煤的变形断裂特性,采用三点弯曲测试法对3组预裂半圆盘煤样开展Ⅰ型断裂试验,探讨了Ⅰ型断裂韧度与单轴抗压强度、单轴抗拉强度以及弹性模量的相关性,得到了煤样三点弯曲试验中的载荷位移特征,利用非接触全场应变测量系统监测分... 详细信息

为研究煤的变形断裂特性,采用三点弯曲测试法对3组预裂半圆盘煤样开展Ⅰ型断裂试验,探讨了Ⅰ型断裂韧度与单轴抗压强度、单轴抗拉强度以及弹性模量的相关性,得到了煤样三点弯曲试验中的载荷位移特征,利用非接触全场应变测量系统监测分析了煤样变形破坏过程中的应变场演化规律与断裂过程。试验结果表明:3组煤样的Ⅰ型断裂韧度分布在0.14~0.29 MPa·m,煤样断裂裂纹均从预制裂纹顶端起裂,扩展路径近似为直线,呈典型的张拉破坏形式。煤样的Ⅰ型断裂韧度与其弹性模量和单轴抗拉强度正相关,线性关系式分别为:E=10.47K和σ=5.48K,相关性系数R~2分别达到0.99和0.97。煤样的变形破坏过程可分为压密阶段、弹性变形阶段、弯曲变形阶段、抵抗裂纹产生阶段和破坏后阶段。弯曲变形与抵抗裂纹产生阶段是能够表征煤样断裂特性的重要阶段,抵抗裂纹产生阶段载荷的差值直观反映了煤样Ⅰ型断裂韧度的大小。弯曲变形阶段前,水平应力主要集中在直裂纹两侧;进入弯曲变形阶段后,直裂纹顶端出现应力集中并逐步向上发展;进入抵抗裂纹产生阶段后,应力集中程度与范围快速增大,逐步形成张拉裂纹的潜在轮廓与路径,煤样断裂瞬间应变率呈显著的非线性增长特征。

关键词：半圆盘煤样直裂纹半圆弯曲试验 Ⅰ型断裂韧度应变场演化断裂过程

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锚杆拱形托板承载力试验与分析

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采矿与安全工程学报 2016年第3期33卷 437-443页

作者：郑仰发康红普鞠文君张剑李建波煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

为深入认识拱形结构对钢托板力学特性的影响,及其与不同锚杆匹配的承载适用性,基于球壳结构弹性力学与极限平衡分析构建了2种拱形托板承载力理论关系式,结合工程实践详细论述了其中5个影响参数。采用实验室加载试验研究了不同板厚、不... 详细信息

为深入认识拱形结构对钢托板力学特性的影响,及其与不同锚杆匹配的承载适用性,基于球壳结构弹性力学与极限平衡分析构建了2种拱形托板承载力理论关系式,结合工程实践详细论述了其中5个影响参数。采用实验室加载试验研究了不同板厚、不同拱高的方形托板承载力与变形特征。结果表明:托板承载力与钢板厚度、拱高与拱底圆直径之比呈正增长关系;试验承载力较好地验证了理论计算式的适用性;此外,调向球垫尺寸与强度对托板承载与支护的充分发挥非常重要。综合以上研究与煤炭行业标准,提出常用锚杆规格与拱形托板尺寸的合理匹配表,以供矿山支护工程参考使用。

关键词：锚杆支护拱形托板承载力适用性

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不同覆岩类型高强度采动裂隙发育特征对比研究

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煤炭科学技术 2021年第10期49卷 9-15页

作者：李江华王东昊黎灵郭文砚煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量... 详细信息

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量和钻孔电视观测相结合的方法,测得了坚硬和软弱地层高强度开采条件下覆岩破坏裂隙发育特征,得出坚硬岩层采动裂隙发育,冲洗液消耗量变化断断续续或者完全漏失,且岩层断裂倾角大,引起岩层采动传播影响角较大。软弱地层遇水易软化、塌孔,钻孔电视成像较为模糊,垮落带难以观测,需采用综合方法进行“两带”顶点的判别。对于近距离特厚煤层开采,下层煤垮落带高度波及到上层煤采空区时,需采用综合采厚计算下分层的导水裂缝带发育高度,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中综合采厚公式已不适用。为此通过构建近距离特厚煤层开采垮落带高度与层间距关系数学模型,提出了适合该地质条件的综合采厚计算公式,由于受煤层间距的影响使综合垮落带高度增大,并且上组煤对综合采厚影响较小,造成垮采比明显增大,得出坚硬顶板高强度开采综合垮采比为9.39~9.62,裂采比大于17.80,约为软弱覆岩的2倍,表明覆岩强度类型对高强度开采覆岩破坏裂隙发育特征影响明显,公式适用性强,研究成果可为覆岩破坏高度观测及水害防治现场实践提供参考。

关键词：覆岩类型近距离煤层高强度开采采动裂隙

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图像法测定煤岩组分反射率工作曲线的建立与应用

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煤炭学报 2014年第3期39卷 562-567页

作者：陈洪博白向飞李振涛张宇宏煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院北京100013

基于图像分析的煤岩自动测试系统测定煤岩组分反射率的理论依据是物质的反射率值与图像的灰度值呈正比关系,工作曲线的建立是测定显微组分反射率的前提。系统分析了图像法测定反射率的原理、测试流程、原理公式,并利用煤岩自动测试系统... 详细信息

基于图像分析的煤岩自动测试系统测定煤岩组分反射率的理论依据是物质的反射率值与图像的灰度值呈正比关系,工作曲线的建立是测定显微组分反射率的前提。系统分析了图像法测定反射率的原理、测试流程、原理公式,并利用煤岩自动测试系统进行建立工作曲线的试验研究和验证,分析工作曲线的最大量程和反射率的分辨能力,提出在实际测试中工作曲线的选择原则。工作曲线的斜率、最大量程、分辨能力均可通过改变显微镜照明强度和显微数码照相机曝光时间两种方式调整。256级灰度值的显微数码照相机满足图像法测定反射率的精度要求。反射率自动测试系统与传统的光度计法的测试结果的平均值和直方图对比性强。

关键词：显微组分反射率图像分析自动测试灰度

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深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理及工程实践

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煤炭学报 2021年第11期46卷 3419-3432页

作者：赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。... 详细信息

通过对深孔顶板预裂爆破过程的分析,提出了深孔顶板预裂爆破力构协同防冲机理并对其类型进行划分,模拟分析了不同爆孔布置方式下的爆破岩体Mises等效应力场、塑性破坏区及典型质点有效应力和位移变化规律并进行现场冲击地压防治实践。研究表明,深孔顶板预裂爆破通过强力冲击动载破岩作用、高温高压高速爆轰气体冲击气楔作用和热交换回弹拉伸作用对顶板进行损伤破坏,降低岩体内部结构单元储能能力,促使相邻爆孔之间裂隙的贯通,形成岩层结构破断弱面,使其在矿山压力作用下沿预定位置弯曲破断,具有弱化顶板岩层介质力学属性和优化岩层破断结构的双重作用。相比于直线式和三花式爆孔布孔方式,深浅组合式使得爆破后Mises有效应力在作用范围和作用时间上更加充分,增加了爆破裂隙密度及多向发展的可能性,延长了爆破衰减能量作用岩石的时间,致使塑性破坏区范围更加发育,爆破块度更加碎裂均匀,当工作面由未断顶区域进入断顶区域或者进出相邻不同断顶预裂设计施工区域时,因人为造成上覆顶板岩层结构运动不协调,应力与能量传递不连续,易于诱发冲击地压。当顶板爆破施工区域微震监测出现“缺震”现象时,可将其作为冲击危险典型预测前兆信息。

关键词：深孔顶板预裂爆破力构协同防控布孔方式缺震冲击地压

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多通道逆喷旋流煤粉燃烧特性及NO_(x)排放试验研究

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煤炭科学技术 2021年第4期49卷 142-148页

作者：牛芳刘鹏中王鹏涛王学文于硕王乃继煤科院节能技术有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院北京100013

煤粉燃烧器是煤粉工业锅炉核心技术,也是实现煤炭在工业锅炉领域清洁高效利用的关键。为探究14 MW多通道逆喷旋流煤粉燃烧器的燃烧特性及NO_(x)排放特性,基于热态台架试验及14 MW煤粉工业锅炉工业试验,采用高温热电偶、烟气分析仪、高... 详细信息

煤粉燃烧器是煤粉工业锅炉核心技术,也是实现煤炭在工业锅炉领域清洁高效利用的关键。为探究14 MW多通道逆喷旋流煤粉燃烧器的燃烧特性及NO_(x)排放特性,基于热态台架试验及14 MW煤粉工业锅炉工业试验,采用高温热电偶、烟气分析仪、高速工业摄像机和飞灰收集装置对预燃室内温度分布、组分浓度分布以及预燃室外火焰形态和尺寸、炉尾NO_(x)排放浓度和飞灰发热量进行测量,定量表征了该燃烧器的燃烧特性、火焰特性及NO_(x)排放特性。试验结果表明:(1)燃烧特性方面,逆向射流、旋转射流及预燃室技术的耦合,在预燃室内初级火焰区创造了高温(>1 200℃)、低氧(<1%)、高质量浓度CO(>50 000 mg/L)和低质量浓度NO_(x)(<300 mg/Nm~3)的强还原区,实现了煤粉在预燃室内的低氮、稳燃。紧贴预燃室壁面的直流外二次风形成了低于440℃的低温区域,其对于降低预燃室壁面温度、壁面高温腐蚀具有重要作用。(2)火焰特性方面,预燃室外燃烧火焰长度约为2 680 mm,火焰直径接近770 mm,火焰发散角为27.97°,火焰形态稳定、色泽明亮且具有一定的旋转刚性。火焰锋面上存在明显的褶皱,表明火焰锋面上的热质交换较为强烈,燃烧强度较为剧烈。(3)NO_(x)排放特性及燃尽特性方面,炉尾NO_(x)初始排放质量浓度为384 mg/Nm^(3)(O_(2)质量分数为9%条件下),再结合SNCR技术可将NO_(x)排放质量浓度降至164 mg/Nm~3(O_(2)质量分数为9%条件下),而此时炉尾飞灰低位发热量仅为540 k J/kg,计算得煤粉燃烧效率约为97.92%,具备低氮、高效的燃烧特性。

关键词：工业煤粉锅炉多通道煤粉燃烧器燃烧特性火焰特性 NO_x排放

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含氧卤化物改性制备烟气脱汞用活性焦及其表征与评价

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煤炭学报 2016年第11期41卷 2860-2866页

作者：张浩强孙仲超熊银伍煤基节能环保炭材料北京市重点实验室北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

通过捏合过程向活性焦中加入卤酸钾添加剂对活性焦进行改性制备,使用扫描电镜和X射线能谱分析等表征手段对制备的活性焦样品的表面形貌、含氧官能团种类和相对含量等进行分析,使用模拟烟气对制备的活性焦样品进行汞吸附性能评价。研究发... 详细信息

通过捏合过程向活性焦中加入卤酸钾添加剂对活性焦进行改性制备,使用扫描电镜和X射线能谱分析等表征手段对制备的活性焦样品的表面形貌、含氧官能团种类和相对含量等进行分析,使用模拟烟气对制备的活性焦样品进行汞吸附性能评价。研究发现,卤酸钾添加剂的部分分解作用可提高活化程度,优化活性焦的孔隙结构;同时发现卤酸钾添加剂可增加活性焦中C—O官能团的相对含量,与空白活性焦样品相比,3种改性后的活性焦样品中C—O官能团的相对含量分别增加13.2%,15.2%,15.7%。汞吸附性能评价发现随着活性焦中C—O官能团相对含量增加,汞吸附性能随之增加。通过卤酸钾添加剂对活性焦改性制备可有效提高其汞脱除效率。

关键词：活性焦改性脱汞含氧官能团催化氧化

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