平行钻孔有效抽采半径及合理钻孔间距研究

为确定平行钻孔瓦斯抽采合理钻孔间距,通过推导煤层瓦斯运移方程、煤岩体变形方程及渗流场与应力场耦合方程,建立了瓦斯抽采流固耦合模型;根据某矿21219工作面实际地质条件,利用COMSOL Multiphysics软件对平行钻孔间抽采叠加效应影响下瓦斯压力、有效抽采半径的变化规律进行了数值模拟研究,并结合钻孔有效抽采半径,得出了合理的钻孔间距。数值模拟结果表明,随着钻孔间距的增大,抽采后煤体瓦斯压力增大;随着煤体距钻孔距离减小,煤体瓦斯压力呈先缓慢减小、后快速下降的趋势;随着抽采时间的增加,瓦斯压力不断降低,钻孔有效抽采半径变大。现场应用结果验证了钻孔间距布置的合理性。     

大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术及设备研究

针对大直径瓦斯抽采钻孔密封方法采用固体材料封孔初期密封效果好,但随着时间推移,存在封孔变形破坏后的钻孔抽采瓦斯浓度急速衰减的问题,提出了一种大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术。该技术利用膨胀水泥与非凝固膏体材料配合形成多段"固、液、固"结构,利用膨胀水泥材料形成三段固体封孔段,然后在不同抽采时间段在固体封孔段中注入非凝固膏体材料,实现了钻孔抽采全过程的有效密封及抽采不同时间段的二次、多次封孔。基于大直径钻孔孔周裂隙半径的理论分析结果,对最佳注浆压力和黏度的关系进行了数值模拟,研究了非凝固膏体材料封孔的相关技术参数,得到最佳注浆压力为1.2 MPa,最佳黏度为0.001~0.03 Pa·s。根据研究得到的注浆压力和黏度研制了一种封孔设备,设备利用"固、液、固"技术原理形成多段封孔结构,实现了固封液、液封气的抽采封孔模式。现场工业试验结果表明,大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术利用膏体材料具有随钻孔时空变化的特征,能有效解决固体材料封孔因钻孔变形而形成新裂隙,造成封孔失败、抽放浓度衰减过快的难题,且二次补浆后抽采体积分数能提升10%左右,有效提高了瓦斯抽采率。     

考虑煤体蠕变的瓦斯渗流规律及抽采钻孔布置

为了研究深部煤体蠕变对瓦斯渗流的影响,建立了考虑蠕变作用下煤体变形场、瓦斯扩散场及瓦斯渗流场多场耦合的数学模型,以陕西彬长胡家河矿业有限公司煤层瓦斯赋存及地质条件为依据,模拟分析了煤层瓦斯抽采动态变化规律,通过现场监测验证了数学模型的正确性、合理性、可靠性及工程适用性。研究结果表明:①煤层瓦斯压力随距抽采钻孔距离的增加而增大,距钻孔越近,瓦斯压力梯度越大,煤体渗透率比值越大,在远离钻孔处瓦斯压力和渗透率比值均逐渐趋于稳定。②在瓦斯抽采初期,距钻孔越近煤体的瓦斯压力降低幅度越大,随着抽采时间延长,瓦斯压力降低的幅度逐渐变缓;在瓦斯抽采初期,距钻孔较近煤体的渗透率比值增加幅度较大,随着抽采时间的延长,在应力和瓦斯压力共同作用下,煤体的蠕变变形导致渗透率比值增加的趋势趋于平缓。③与单孔瓦斯抽采相比,双孔抽采可显著降低煤层瓦斯压力;钻孔间距越小,不同抽采时间内两钻孔间的瓦斯压力梯度越小,但随着抽采时间延长,瓦斯抽采效率越低;结合陕西彬长胡家河矿业有限公司瓦斯赋存条件,确定其瓦斯抽采钻孔最合理间距为2m。     

综放工作面初采期抛物线型高位钻孔瓦斯抽采研究

针对采用常规高位定向长钻孔在工作面初次来压期间瓦斯抽采效果不佳的问题,以中煤华晋集团有限公司王家岭矿12309综放工作面为工程背景,通过物理相似模拟和数值计算分析了初采期综放工作面煤层顶板覆岩结构和裂隙发育规律:初采期的煤层顶板裂隙发育高度低、数量少,随着工作面的推进,顶板裂隙逐步发育,裂隙发育的高度和范围随着推进距离的增加而增大,裂隙最大发育高度约为28m,工作面来压步距约为50m;初采期工作面瓦斯浓度和涌出量较大,沿工作面倾向,瓦斯浓度从20～150架支架逐渐增大,沿工作面走向,由煤壁300mm至后刮板输送机瓦斯浓度逐渐增大,采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的50%以上,瓦斯涌出量整体上呈上升趋势,且有明显的阶段性特征。根据现场实际情况和初采期综放工作面瓦斯涌出特征、覆岩结构及裂隙演化规律,对初采期的常规高位定向钻孔的轨迹进行了优化设计,提出了初采期抛物线型高位定向钻孔瓦斯抽采方法。将钻孔的终孔位置设计在煤层里,与采空区直接导通,用于工作面初采期采空区低位瓦斯抽采,解决了初采期常规高位水平长钻孔层位较高的问题。现场应用结果表明:相比于常规高位定向钻孔,采用抛物线型高位定向钻孔可在工作面采空区基本顶初次来压前有效抽采采空区低位瓦斯,瓦斯抽采纯量平均提高了约37%,上隅角和回风流最大瓦斯体积分数均小于0.80%,达到了瓦斯抽采的预期效果。     

长距离定向钻孔瓦斯抽采技术在青龙煤矿的应用

贵州省煤矿地质构造复杂、瓦斯含量高、煤层松软,瓦斯治理难度大。为了提高该区域瓦斯治理水平,在青龙煤矿21601工作面运输巷Y3点向前5~205 m处,利用千米钻机进行长距离顺层条带定向钻孔瓦斯抽采技术的现场应用。通过定向钻进技术和分支孔控制技术保证钻孔轨迹控制精度,避免了盲钻、盲抽等现象。应用结果表明:2次煤样检测得到的瓦斯可解吸量分别为1.7729,2.1913 m 3/t;残余瓦斯含量分别为4.7739,5.1704 m 3/t,均小于8 m 3/t,满足矿井瓦斯抽采的基本要求;平均瓦斯抽采纯量达到1.26 m 3/min,比原来提高了12%;与常规钻孔相比,采用定向钻孔抽采的瓦斯体积分数提高了50%,瓦斯治理效果显著。     

普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯研究

针对采用单一顺层普通钻孔或定向钻孔预抽煤巷条带瓦斯时存在普通钻机施工长钻孔易偏离轨迹、定向钻机施工成本较高等问题,以青龙煤矿21601掘进工作面为研究背景,提出了采用普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯。数值模拟结果表明:单钻孔预抽瓦斯时,抽采初期钻孔终孔位置处钻孔轴向瓦斯压力等值线呈“V”形分布,随着抽采时间延长,瓦斯压力“V”形分布逐渐平滑;钻孔径向瓦斯压力以钻孔为中心呈环状依次向外递增;预抽93 d时的有效抽采半径达3.80 m;普通钻孔和定向钻孔可分别有效控制煤巷两帮15 m和煤巷掘进工作面前方200 m范围内瓦斯。现场应用结果表明:普通钻孔和定向钻孔联合预抽时,瓦斯抽采总量平均值为19.86×10^3 m^3,瓦斯抽采体积分数平均值为53.5%,瓦斯抽采纯流量平均值为1.97 m^3/min,瓦斯抽采混合流量平均值为3.68 m^3/min,残余瓦斯含量小于8 m^3/t,瓦斯抽采效果良好。     

利用分布式光纤传感技术检测天然气管道泄漏

简述了基于Sagnac光纤干涉仪原理的天然气管道泄漏检测系统理论模型和实验系统,并对系统的性能进行了理论分析和实验研究,实验结果与理论分析相吻合,表明该系统可以实现对天然气管道的泄漏检测及定位。     

基于分布式光纤传感器的输气管道泄漏检测方法

针对传统方法难以精确诊断输气管道泄漏的难题,提出采用准分布式光纤B ragg光栅(FBG)传感技术实现天然气管道泄漏的在线监测技术。利用一条FBG光缆作为传感器,并行铺设在天然气管道附近,拾取管道由于泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号,通过匹配光栅法和自动识别技术检测管道泄漏并进行定位。实验结果表明:该方法可以实现对天然气管道泄漏进行诊断并定位。     

便携式CO气体泄漏多模式报警仪设计与实现

针对目前气体泄露检测报警装置存在检测精度低、报警方式单一等问题,设计一种便携式CO气体泄漏报警仪.报警仪以MSP430F135芯片为控制核心,以声光、震动、短信模块为报警主体,通过CO传感器获得CO体积分数,经过数据去噪、放大、A/D转换、安全验证、报警触发和实时显示等流程完成气体泄漏的实时监测和处理.为了同时满足安装和便携两种方式,内置了外置供电和充电模块自动切换,实时显示电量和提醒充电,经过实验室测试和现场测试,该气体报警仪具有便捷、高精度、低功耗、多模式报警、操作方便等多种优点.     

高维空间中针对离群点检测的特征抽取

提出了在高维空间中利用特征抽取提高离群点检测性能问题的解决方法。近年来,传统的检测技术已经不能适应高维的数据。介绍了一种有效的基于特征抽取的DROPT方法,该方法整合ERE策略和APCDA方法进行无特征损失的本征空间规则化之后降维,能够大大提高离群点检测精度,在此基础上还可以减小检测难度。实验证明这种在离群点检测中应用特征抽取的方法有一定的实用性。     

基于瞬态模型的井下抽采主管道泄漏定位方法研究

针对现有煤矿井下瓦斯抽采主管道漏点定位大多采用单一定位方法,存在适用性差、效率低、易受环境影响等问题,结合流量平衡法、负压波法和小波降噪原理,提出了一种基于瞬态模型的井下抽采主管道泄漏定位方法。首先分析了管道首末两端流量变化规律及差值大小,排除干扰信号,利用流量平衡法对管道泄漏状态进行定性分析,判断管道是否泄漏:比较正常运行及发生泄漏情况下的流量变化,当管道首末两端流量差大于管道流量差阈值时,即为工况改变或发生泄漏;然后根据负压波在管道内的传播机理,采用小波降噪技术对压力信号进行消噪处理,结合邻域差值法寻求信号突变点;最后通过泄漏定位公式计算漏点位置,从而实现对管道漏点位置的有效定位。仿真分析结果验证了该方法的准确性。     

一种用于文本抄袭检测的特征提取算法

特征提取是文本抄袭检测的重要环节,文本特征的数量和质量严重影响文本抄袭检测的准确率。针对现有方法的不足,提出一种基于依存句法的文本抄袭检测算法。该算法在依存句法分析的基础上,通过分析句子中词语间的关系以及合并短小词语建立句法框架,进而提取文本特征。其中,短小词语的合并能够使无意义词语合并成为有意义实体来表示文本特征,使文本特征更全面。实验结果表明,该文本特征提取算法能够准确选择文本的特征集,解决了文本特征数量多的问题,检测的准确率也有所提高。     

基于多通道声发射检测系统的管道气体泄漏位置定位方法研究

为了自主开发基于声发射检测原理的管道气体泄漏位置定位系统,研制了基于四通道声发射检测系统的管道气体泄漏模拟实验装置。在测定声波沿管壁传播速度基础上开展了管道气体泄漏检测实验,通过改变声发射传感器与泄漏孔的在管道壁面的相对位置来模拟泄漏孔位置的变化。采用小波去噪和滑动平均滤波方法对所采集的泄漏信号进行了处理,利用互相关算法求取了各传感器之间的延迟时间,进而基于时间差提出了泄漏孔的定位算法。实验结果表明模拟管道上泄漏孔的定位结果相对误差低于4.0%,该系统对泄漏位置的定位精度满足行业标准和国家标准的要求。通过优化设计声发射信号的采样频率、管道材质、管道壁厚和传感器端面面积等能够进一步提高定位的准确度。     

基于光谱技术多气体检测系统的设计

为了实时检测多种气体的浓度,以红外光谱吸收法和电化学检测为测量原理,设计了以STM32F103为主控芯片的多气体浓度检测系统,对该系统所设计的方案进行介绍.检测系统由上位机和下位机两部分组成.下位机部分包括硬件和软件设计,以同时兼顾性能和低功耗的设计理念实现了多气体浓度实时检测及显示、超过报警阈值进行声光报警等基本功能.下位机可以通过无线传输方式与上位机进行通讯.上位机基于QT平台编写,可以实时显示气体浓度曲线,便于用户在远端进行安全监控.在对系统性能测试后,结果表明:设计的系统检测精度可以达到±3% FS,具有误差小、易操作、携带方便、工作稳定等特点,能够更好地保障工作人员的人身安全,同时远程监控能力也使检测系统具有良好的实用价值.     

肺癌呼吸气体检测系统的气室设计

基于卟啉传感器阵列(PSA)的肺癌呼吸气体检测系统是通过采集处理PSA芯片表面图谱信息来对人体呼吸气体进行定性检测,达到早期肺癌诊断的目的。检测过程中,PSA芯片能否与气体分子快速、均匀结合将直接影响气体检测系统的准确度。以系统中PSA芯片与肺癌呼吸气体反应的气室为研究对象,借助CFD专用软件FLUENT对气室进行流场仿真结构优化,在气室理论模型的基础上,进行了气室实物制作,结果表明:通过采用抛物线形气室内腔、安装导流板、减小分流孔通径、适当加大分流孔倾斜角度等优化方案后,气室内呼吸气体呈层流流动状态,流场更加均匀、密集,能达到检测系统中PSA芯片与呼吸气体分子快速、均匀结合的要求。