检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭科学技术 2024年第6期52卷 111-122页

作者：甘青青许江彭守建蔡果良耿加波江西理工大学应急管理与安全工程学院江西赣州341000 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

物理模拟试验是煤矿瓦斯灾害发生机制与防控的一种有效方法。目前开展煤矿瓦斯灾害物理模拟试验所用型煤材料其力学强度、渗透率与原煤差异性较大,如何改善型煤(BC)的抗压强度、渗透率是型煤成型过程中面临的关键问题。基于此,采用热压... 详细信息

物理模拟试验是煤矿瓦斯灾害发生机制与防控的一种有效方法。目前开展煤矿瓦斯灾害物理模拟试验所用型煤材料其力学强度、渗透率与原煤差异性较大,如何改善型煤(BC)的抗压强度、渗透率是型煤成型过程中面临的关键问题。基于此,采用热压成型方法制作了若干不同保温时间下二次炭化型煤,并采用SEM、NMR、XRD、FTIR、MTS-815岩石力学试验系统和含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置对不同保温时间下二次炭化型煤进行测试分析,分析了不同保温时间对其表面形貌、T2谱形态、孔隙度、微晶结构、基本结构单元芳香烃、烷基侧链和各种官能团演化规律,厘清了不同保温时间下二次炭化型煤的力学及渗流特性,并确定最优的保温时间。结果表明:随着保温时间的增加,二次炭化型煤表面粗糙度、孔径逐渐变大,且增至6.7 h后,BC表面有裂隙出现,保温时间越长,裂隙越明显;BC累计孔隙度及中孔孔隙度逐渐增大,而微孔孔隙度逐渐减少;芳香层间距(d_(002))呈先减后增,而微晶直径(L_(a))和微晶高度(L_(c))均先增后减;脂肪链的长度减少,芳香环的缩合程度(A_(ar)/A_(al))呈先增大后减小;单轴抗压强度呈先增大后减小,渗透率呈先减小后增加。在保温时间为5.3 h为最佳保温时间,此时热压BC的单轴抗压强度和弹性模量都最大、泊松比和渗透率最小,其力学强度、渗透率和密度依次为9.85 MPa,1.49×10^(-15)m^(2)和1.127 g/cm^(3)。该研究为提高煤矿瓦斯灾害发生机制与防控基础试验中的真实还原性,有效预防控制煤矿瓦斯灾害事故具有重要的现实指导意义。

关键词：煤矿瓦斯灾害微结构力学特性渗流特性二次炭化型煤

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含氧煤层气吸附脱水再生气的选择

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现代化工 2014年第4期34卷 120-124页

作者：朱菁瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

对含氧煤层气进行深冷精馏回收甲烷,需要利用分子筛对其进行深度脱水。从安全性和经济性角度考虑,对不同甲烷摩尔分数的煤层气和不同液化精馏工艺流程设计,再生气的选择也有所不同。液化精馏过程中甲烷回收率大于98%,则可以选择精馏放... 详细信息

对含氧煤层气进行深冷精馏回收甲烷,需要利用分子筛对其进行深度脱水。从安全性和经济性角度考虑,对不同甲烷摩尔分数的煤层气和不同液化精馏工艺流程设计,再生气的选择也有所不同。液化精馏过程中甲烷回收率大于98%,则可以选择精馏放空尾气作为再生气;对甲烷回收率较低的工艺,若煤层气中甲烷摩尔分数大于27.5%,可选择原料煤层气作为再生气,但应在常压下进行再生并严格控制再生加热过程。

关键词：含氧煤层气深冷脱水再生气安全

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超高压水力割缝煤层增透成套装置研制及应用

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煤炭科学技术 2020年第10期48卷 97-104页

作者：张永将陆占金中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

现有割缝(扩孔)装置对于中硬或坚硬煤层割缝效率低,配套安全防护措施相对较少,未能实现远程操控割缝作业。为了解决中硬或坚硬煤层安全、高效割缝增透难题,亟需研制更高压力的割缝成套装置。在综合考虑设备效率、割缝深度及割缝排渣所... 详细信息

现有割缝(扩孔)装置对于中硬或坚硬煤层割缝效率低,配套安全防护措施相对较少,未能实现远程操控割缝作业。为了解决中硬或坚硬煤层安全、高效割缝增透难题,亟需研制更高压力的割缝成套装置。在综合考虑设备效率、割缝深度及割缝排渣所需流量的基础上,研制了高压清水泵;通过分析钻孔流场分布规律,依据水射流理论,研制了高低压转换割缝器;依据钻孔排渣原理,采用整体加工工艺,研制了浅螺旋整体钻杆;依据窄缝黏性流体流动理论,采用间隙密封设计,研制了超高压旋转水尾;基于煤矿井下巷道条件的多变性,根据高压清水泵的额定压力、额定流量确定了溢流阀的设计要求,研制了高压远程操作台;综合分析耐压性及远距离割缝作业沿程阻力损失,研制了超高压液压软管。通过关键部件的研制,成功研制了ZGF-100(A)型超高压水力割缝装置,成套装置工作压力达100 MPa,具备钻割一体化功能,可实现100 m以上远程操控,并配套研制了安全防护装置,形成了超高压水力传输的安全防护系统,同时,对成套装置空载运行、工作压力、工作流量、密封性能、耐压性能等8项内容进行了安全检测,检测内容均符合国家相关检测要求。现场应用结果表明:采用超高压水力割缝装置对煤层进行卸压增透,穿层钻孔割缝平均单刀出煤量0.85 t,割缝半径1.78~2.18 m,可提高钻孔瓦斯抽采纯量2.0倍以上,缩短抽采达标时间50%以上;顺层钻孔在钻孔工程量减少47%条件下,单孔抽采纯量提高2.0~2.5倍,缩短掘进循环施工周期60%以上,说明该方法割缝效率高,割缝后煤层卸压增透效果显著。

关键词：超高压水力割缝钻割一体化远程操控瓦斯抽采抽采达标

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煤矿钻探用钻杆疲劳寿命预测研究

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煤炭科学技术 2020年第6期48卷 148-153页

作者：孟祥辉中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400039

目前矿用钻杆在煤矿井下施工疲劳寿命预测困难,无报废标准和报废依据,导致煤矿井下钻杆断裂事故频发,严重影响煤矿井下勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔的施工安全和施工进度。矿用钻杆的工况条件复杂,基于弹塑性力学无法对钻杆疲劳... 详细信息

目前矿用钻杆在煤矿井下施工疲劳寿命预测困难,无报废标准和报废依据,导致煤矿井下钻杆断裂事故频发,严重影响煤矿井下勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔的施工安全和施工进度。矿用钻杆的工况条件复杂,基于弹塑性力学无法对钻杆疲劳寿命、断裂失效原因、结构工艺的优化提高进行可靠研究;通过综合钻杆所受到转矩、弯矩、轴向力以及井壁的约束作用力等复合载荷条件建立钻杆约束模型,提出基于断裂力学和损伤力学、运用解析法和有限元分析方法对钻杆的疲劳寿命进行研究,并基于研发的钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,提出矿用钻杆疲劳寿命预测研究方法,为钻探施工和钻杆的设计提供依据。结果表明:按照现有钻杆杆体、螺纹的加工工艺,73型钻杆在转矩4000 N·m,施工钻孔终孔直径为96 mm时,通过钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,钻杆的疲劳寿命为5.32×10^5~4.78×10^5转,疲劳寿命与所建立的钻杆疲劳寿命预测模型一致,钻杆疲劳寿命最小位置在公螺纹处,杆体在受到1 mm以下划痕对钻杆整体疲劳寿命无影响。

关键词：钻杆疲劳断裂寿命预测裂纹钻探

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近距离煤层群切顶留巷覆岩应力及变形响应研究

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矿业安全与环保 2022年第1期49卷 8-13,19页

作者：杨红运刘延保李勇潘瑞凯王辉曹树刚重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

为了深入了解近距离煤层群切顶留巷上覆岩层应力及变形演化规律,以白皎煤矿B_(4)煤层、B_(3)煤层、B_(2)煤层切顶成巷巷道2442、2443及2444运输平巷为研究对象,开展了3层煤回采巷道开挖物理试验研究,结果表明:(1)上煤层巷道切顶后,顶板... 详细信息

为了深入了解近距离煤层群切顶留巷上覆岩层应力及变形演化规律,以白皎煤矿B_(4)煤层、B_(3)煤层、B_(2)煤层切顶成巷巷道2442、2443及2444运输平巷为研究对象,开展了3层煤回采巷道开挖物理试验研究,结果表明:(1)上煤层巷道切顶后,顶板卸压;煤层开挖后,采空区顶板垮落并支撑巷道顶板,顶板增压;煤层继续开挖,覆岩断裂,顶板卸压;巷道顶板应力依次经历卸压、增压及卸压过程,其中,高位顶板应力增加较大,应力较高。(2)中部巷道切顶及煤层开挖后,上覆岩层压力同时向上煤层巷道围岩及本巷道采动破碎压实围岩转移,并在两巷道之间的上覆岩层中形成应力增高区。(3)下煤层巷道切顶及煤层开挖后,巷道围岩破坏严重,无集中应力,受前两次开挖卸压影响较大。(4)上覆岩层沿层理面出现错动变形,同时出现垂直拉伸剪切裂纹,采动影响越大,裂纹扩展程度越大。

关键词：近距离煤层群切顶留巷采动影响顶板卸压压力转移拉伸剪切裂纹

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低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术

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煤炭科学技术 2020年第7期48卷 311-317页

作者：徐雪战中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

为了解决矿井瓦斯预抽中存在的问题,提高矿井瓦斯抽采利用效率,杜绝瓦斯灾害事故发生,以新集二矿瓦斯预抽工艺为研究背景,针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题,提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。... 详细信息

为了解决矿井瓦斯预抽中存在的问题,提高矿井瓦斯抽采利用效率,杜绝瓦斯灾害事故发生,以新集二矿瓦斯预抽工艺为研究背景,针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题,提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。基于岩石力学与流体力学理论,分析了超高压水力割缝与水力压裂联合增透机理。并采用数字模拟方法研究确定了沿槽缝延伸方向,缝槽至煤体深部依次形成破碎区、塑性区、弹性区及原岩应力区,被冲割煤体受高压水射流剪、割应力作用影响,原岩应力区向煤体深部转移,煤体渗透率增大。得出水力压裂钻孔布置在超高压水力割缝形成的塑性区范围内能够达到较好的增透效果,并设计了超高压水力割缝与水力压裂一体化联合增透技术工艺:割缝水压为95~100 MPa,旋转水尾转速为40 r/min,割缝间距为1.0~1.2 m,单刀冲割时间为12 min;水力压裂钻孔直径为95 mm,并采用100 mm的钻孔洗扩装置冲、扩钻孔。通过在新集二矿2201采区220108底板巷2号上钻场的应用结果显示:超高压水力割缝与水力压裂协同增透技术能够明显改善煤层透气性,瓦斯抽采30 d以后,协同超高压水力割缝钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的10.3倍;协同水力压裂钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的6.4倍,且能够持续保证较高流量和浓度的瓦斯抽采效果。

关键词：低透气性瓦斯抽采水力压裂水力割缝联合增透

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基于静电感应法的粉尘质量浓度检测装置优化

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煤炭学报 2022年第7期47卷 2668-2677页

作者：陈建阁李德文王杰吴付祥重庆大学资源与安全学院重庆400044 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了解决目前基于环状电极静电感应法粉尘质量浓度传感器对低质量浓度粉尘的测试误差大、抗干扰能力差的问题,改进静电法粉尘质量浓度传感器的探测电极,将环状探测电极改为由环状电极与板状电极组合的板-环探测电极。通过分别建立环状... 详细信息

为了解决目前基于环状电极静电感应法粉尘质量浓度传感器对低质量浓度粉尘的测试误差大、抗干扰能力差的问题,改进静电法粉尘质量浓度传感器的探测电极,将环状探测电极改为由环状电极与板状电极组合的板-环探测电极。通过分别建立环状探测电极、板环状探测电极的三维有限元模型,采用COMSOL仿真软件计算与对比2种探测电极的空间灵敏度,仿真结果表明:相对环状探测电极,板-环探测电极中心处多出一个驼峰,证明了板-环探测电极的空间灵敏度数值较高,有利于低质量浓度粉尘的检测;然后分析了板-环探测电极结构尺寸对其空间灵敏度的影响规律,确定了板-环探测电极的尺寸参数,板-环探测电极的直径设置为30 mm,长度设置为40 mm。并设计了板-环探测电极感应信号处理电路,结合板-环探测电极、绝缘体、屏蔽层、数值信号处理电路,研制出新型静电感应法粉尘质量浓度传感器。最后通过试验表明,相对环状电极的静电感应法粉尘质量浓度传感器,板-环探测电极静电法粉尘质量浓度传感器信噪比提高了约3倍,分辨率提高了约2倍,测量误差由目前的15%减少到10%,提高了静电感应法粉尘质量浓度传感器的检测精度。促进了静电感应法粉尘质量浓度传感器在煤矿的应用,提升了煤矿粉尘质量浓度检测技术的发展。

关键词：粉尘质量浓度静电感应法板-环探测电极低浓度粉尘有限元法

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水敏性损害对煤层水力压裂增透效果影响的实验研究

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矿业安全与环保 2022年第4期49卷 65-71页

作者：文光才杨硕曹偈瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

采用热力学平衡水法、低温氮吸附实验、压汞实验、扫描电子显微镜(SEM),研究了煤样吸水膨胀变形的宏观、微观特征;提出了井下煤层穿层钻孔水力压裂相似模拟实验方法,研究了水敏性损害对煤层透气性的影响。研究结果表明:浸水煤样膨胀率... 详细信息

采用热力学平衡水法、低温氮吸附实验、压汞实验、扫描电子显微镜(SEM),研究了煤样吸水膨胀变形的宏观、微观特征;提出了井下煤层穿层钻孔水力压裂相似模拟实验方法,研究了水敏性损害对煤层透气性的影响。研究结果表明:浸水煤样膨胀率受水敏膨胀黏土含量的影响最为显著;饱水处理后水的介入降低了煤体全尺度孔隙体积,进而降低了煤样瓦斯扩散与渗流能力;水力压裂有效范围内煤样透气性系数增大,压裂增透占主导地位,而在压裂远端或末端位置透气性系数下降,水敏性损害占主导地位;煤中水敏黏土含量越高,水敏性损害越严重。研究成果对减弱煤层水力压裂水敏性损害程度,提高煤层瓦斯抽采效率具有重要意义。

关键词：煤层透气性水力压裂水敏性损害吸水膨胀黏土相似模拟实验

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煤矿安全监控多系统融合与联动交互方案

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煤矿安全 2019年第6期50卷 100-103页

作者：张翼中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯灾害应急信息技术国家重点实验室

针对煤矿安全监控系统地面多系统融合与联动需求,通过研究融合系统、业务数据、控制指令,比较多种数据交互技术,制定了数据融合与联动交互协议,确立了基于数据库存储过程的数据交互方式,并在安全高效的前提下优化交互流程,形成了一套高... 详细信息

针对煤矿安全监控系统地面多系统融合与联动需求,通过研究融合系统、业务数据、控制指令,比较多种数据交互技术,制定了数据融合与联动交互协议,确立了基于数据库存储过程的数据交互方式,并在安全高效的前提下优化交互流程,形成了一套高效、可靠的地面融合与联动交互方案。该方案交互环节少、联调方便、兼容性高,具有较高市场应用价值。

关键词：监控系统系统融合系统应急联动交互协议数据存储过程

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基于光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术

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煤炭学报 2023年第S01期48卷 149-158页

作者：陈建阁李德文许江刘国庆重庆大学资源与安全学院重庆400044 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对目前煤矿光散射法粉尘质量浓度传感器的易堵塞、维护难问题,提出了一种具有无堵塞、易维护特征的光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术并开发光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。首先通过分析光散射法粉尘质量浓度检测基本原理与目... 详细信息

针对目前煤矿光散射法粉尘质量浓度传感器的易堵塞、维护难问题,提出了一种具有无堵塞、易维护特征的光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术并开发光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。首先通过分析光散射法粉尘质量浓度检测基本原理与目前光散射法粉尘质量浓度传感器的结构特征,设计了一种由激光器、光电二极管、遮光罩等部分组成的光散射法无动力粉尘质量浓度检测单元,并附上超低信号处理电路,设计了一种光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。通过分析外界自然光对光散射法无动力粉尘质量浓度传感器的影响规律,设计一种传感器零点值动态检测的数据处理算法,消除了外界自然的干扰。然后通过分析光散法无动力粉尘质量浓度传感器光散射信号的分布特征,并且确定了光散法无动力粉尘质量浓度传感器检测初始值与实际粉尘质量浓度的数学关系,以粉尘质量浓度低于120 mg/m^(3)采用二次多项式曲线拟合,高于120 mg/m^(3)采用线性拟合的方式,实现了无动力光散射法粉尘质量浓度传感器的精准标定。最后通过试验证明了基于光散射法无动力的粉尘质量浓度传感器低浓度误差低于15%,高浓度误差低于10%。无动力光散射法粉尘质量浓度检测技术检测精度满足标准要求,以无堵塞、易维护的优势增加了光散射法粉尘质量浓度传感器对恶劣环境的适应性,对煤矿粉尘质量浓度的精准在线检测技术的发展提出新思路。

关键词：煤矿粉尘质量浓度无动力光散射法零点值动态检测分段多种曲线拟合

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