不同温度应力条件下煤体渗透率实验研究

为了深入研究渗透率与温度和应力的关系,分别采用吸附性气体甲烷和非吸附气体氦气,进行了不同应力条件,不同温度条件下的煤体渗流实验.结果表明,不同有效应力条件下煤体渗透率与温度的关系,并非单调递增或单调递减,而是存在一个转折区,转折区的位置取决于有效应力与热应力的大小对比关系,低有效应力条件下,热应力大于有效应力,煤体外膨胀,渗透率随温度的升高而增大,呈正指数关系;高有效应力条件下,热应力小于有效应力,煤体内膨胀,渗透率随温度的增加而减小,呈负指数关系.这一发现将以往的矛盾结果统一了起来.     

不同温度条件下煤的恒温氧化特性实验研究

通过不同环境温度下煤样的充分氧化实验,获得了煤氧化过程的温度变化曲线,同时对各充分氧化煤样微观结构的变化规律进行了红外光谱测试.结果表明,在一定温度下,煤经过一段时间氧化后反应停止,但在更高的温度下反应又重新开始,因此煤具有随温度变化分阶段发生氧化反应的特性.这主要是由于煤体中各种官能团活化并参与反应,需要不同的能量.一定的温度下参与反应的官能团的种类及数量是一定的,要让更多的官能团发生氧化反应,只有提高温度,给其提供更多的能量.研究从恒温环境角度探讨煤氧复合过程,该条件下煤加热过程所表现出来的温度变化规律,进一步揭示了煤氧复合作用机理.     

再燃烧条件下煤粉热解特性的实验研究

利用携带流反应装置,研究了煤粉在高温烟气环境中热解时的质量损失和c、H、N元素释放特性,采用扫描电镜和氮吸附方法观测了煤焦的显微结构、比表面积和总孔容积．结果表明,随着煤阶的降低,其煤焦比表面积和总孔容均升高,小龙潭褐煤增加最多,六枝贫煤增加最少;随着煤粉初始挥发分含量的增加和热解烟气温度升高,煤的质量损失增加,烟气气氛对煤粉质量损失份额影响较小;在实验条件下,煤中C、N析出份额与煤的质量损失份额基本相同,H释放份额远大于C、N和煤质量损失,达80％以上．     

WFGD条件下脱硫石膏结晶特性的实验研究

在WFGD条件下对二水硫酸钙晶体特性的影响进行了实验研究,结果表明:pH值为3.5～6.5时,随着pH值的增大,二水硫酸钙结晶诱导时间略呈滞后趋势,但总体变化不大.实验选择的搅拌速度为300r/min.正交试验表明:各因素对石膏结晶成核诱导时间的影响显著性排序为:温度>钙离子浓度>铝离子浓度>搅拌强度>铁离子浓度>镁离子浓度>pH.     

温度对煤体瓦斯吸附特性影响实验分析

为深入探讨温度对煤体瓦斯吸附特性的影响,在分析煤体瓦斯吸附/解吸机理的基础上,深入调查了近十几年来相关学者开展的29组温度对煤体瓦斯吸附特征影响实验,统计了实验结果数据,从概率论与数理统计的角度对实验结果进行了分析,研究了温度对煤体瓦斯吸附特性的影响规律.拟合了吸附量、Langmuir吸附常数与温度的函数关系式.提出了目前实验研究中存在的不足之处,进而确定了今后需要深入研究的方向.研究成果对于促进瓦斯灾害防治及煤层气开发利用理论及技术的发展具有一定的参考价值及指导意义.     

复杂条件下基坑支护设计研究

介绍某深基坑工程范围内存在的既有排水暗渠所造成的复杂的场区边界环境及基坑支护的设计.通过对现场的实际勘察及相关理论分析,施工期间对既有排水暗渠进行临时支撑,且对不同的支护面采用排桩、锚索和土钉墙分别进行支护,较好地解决了既有暗渠、深基坑支护的稳定性及安全性等问题,并提出了相应的施工建议,对于类似工程具有一定的参考价值.     

松散煤体氧化放热强度测试方法研究’

依据多孔介质传热学理论,建立了松散煤体氧化放热强度理论计算模型,组建了煤自燃氧化放热强度实验测试系统,在测试煤体导热系数及比热等参数的基础上,分别测试了不同变质程度、不同粒度煤体的氧化放热强度．结果表明：氧化放热强度均随温度升高而增大,在60～70℃前缓慢上升,之后迅速增大,且与温度呈指数关系;变质程度越低、自燃倾向性越高的煤体,氧化放热强度越大,随动态吸氧量的增加而增大;相同温度下,煤体粒度越大,其氧化放热强度越小．通过实验证明该测试系统研究结果准确可靠,实现了快速测试的目标．     

搅拌模型下矿物的微波加热温升特性研究

为探讨复合矿物的微波加热机制,使用COMSOL Multiphyics软件,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立起环绕式微波加热模型来开展对不同组分结构和占比的复合矿物模型的温升特性研究.研究结果表明：相比于无搅拌加热模型,在铜片长度为5 cm,转速为(π/3) rad/s的环绕式模型中,矿物加热的效率更高,温度分布更均匀;复合矿物组分结构的变化会改变电磁波的分布,黄铁矿包裹方解石模型的微波加热效率低于方解石包裹黄铁矿模型;在黄铁矿包裹方解石模型中,黄铁矿厚度变化会引起电磁波相位变化,使得矿内电场热点和冷点偏移,并且其厚度大小在穿透深度前后对比,射入的电磁波强度差距较大,电场强度有显著差异;相同组分占比下,非均质矿物整体的电场模比复合均质矿物更低更稳定,组分间的电场强度更为接近;随着黄铁矿占比的增加,非均质矿物整体在微波加热30 s后的温度变化可分为小波峰区(0～10%)、大波峰区(10%～50%)、平稳区(50%～75%),组分间的温差逐渐变小.     

富氧条件下乙醇喷雾燃烧特性的实验研究

利用McKenna型平面火焰燃烧器搭建乙醇喷雾燃烧实验台架,研究富氧条件下乙醇喷雾的燃烧特性.通过数字图像处理技术提取喷雾火焰特征参数和CH*自由基分布特征参数.其中,火焰特征参数包括火焰面积、火焰高度、火焰平均亮度.分析伴流气体O₂浓度、伴流气体CO₂浓度、乙醇与雾化N₂质量流量比对喷雾火焰特性及CH*自由基分布特性的影响.研究表明,在O₂浓度为21%~55%时,随着O₂浓度的增加,火焰高度和火焰面积均呈降低趋势,而火焰平均亮度呈升高趋势.通过对CH*自由基分布特性的分析发现,O₂浓度越高,燃烧反应区域的分布范围越小,反应强度越大.CO₂浓度对喷雾火焰尺寸与火焰平均亮度的影响与O₂浓度的影响相反,并且CO₂浓度对喷雾火焰平均亮度的影响明显大于其对喷雾火焰尺寸的影响.随着乙醇与雾化N₂质量流量比的增加,火焰尺寸及燃烧反应强度均呈显著升高趋势.     

均匀堆积碳黑颗粒氧化特性实验研究

采用固定床反应器对均匀堆积碳黑颗粒层进行氧化,并对不同氧化阶段的碳黑颗粒进行取样,离线开展热重分析获得碳黑颗粒的氧化特性,同时利用电镜分析碳黑颗粒的纳观结构及参数,探索均匀堆积颗粒的氧化过程及氧化特性。实验结果表明:增加氧化温度对均匀堆积碳黑颗粒层的排放特性和氧化效率有促进作用;均匀堆积时,颗粒氧化时主要以CO排放为主;在氧化末期,碳黑颗粒起燃温度和活化能会随氧化温度增加而增加。随着氧化温度增加,碳黑基本粒子的纳观结构先从外层崩解和剥离,然后又逐渐形成更有序和稳定的“壳–核”结构,且趋于短微晶小间距的结构。     

多径条件下舰船目标散射特性分析与实验

岸基对海雷达探测舰船目标时会受到起伏海面的影响,形成电磁波传播的多径效应,对舰船目标雷达散射特性产生影响.根据电磁波传播的四路径模型,提出一种多径条件下舰船目标散射特性的统计分析方法,分析得出了起伏海面对舰船目标散射回波的平均影响系数,基于雷达方程指出该系数对雷达目标回波功率的影响程度.利用声波和电磁波之间的相似特性,采用水声测量实验的方式对多径条件下舰船目标回波特性进行了实验.实验结果验证了方法的有效性.     

微波辐射下煤体孔裂隙结构演化特性

为了揭示微波能量对煤体孔裂隙结构的影响作用,设计了循环微波辐射实验,采用红外热成像、超声波探测、核磁共振和高精度X-CT扫描技术探讨了不同微波辐射时间下,煤体孔裂隙结构演化特性。结果表明:微波对煤体有开孔、疏孔和塌孔效应,其中开孔效应和疏孔效应占主导,微波辐射增大了煤体总孔体积和孔间连通性,使束缚流体孔隙率和自由流体孔隙率分别增大了30.3%和167.9%。微波辐射后,煤体内不同组分具有微波吸收异质性,煤体升温不均产生热应力,热应力撕裂原生裂隙并催生出新裂隙,从而导致NMR渗透率增大,超声波波速减小。煤样内部微裂隙增多并于辐射1.5min后转变为中、大裂隙,从而在煤体中形成裂隙网.     

测定煤体含水率与除尘率关系的实验方法研究

本文通过在实验室用不同方法调整水煤样测定产尘率得出的不同结果,分析了浸水法和滴定法产生系统误差的根源,得到了测定煤体含水率与降尘率关系的简单而误差小的方法,既“滴定水法”得到了较好的关系曲线。     

不同粒径分布条件下桦甸油页岩颗粒特性实验研究

油页岩颗粒的物性参数很大程度的影响了油页岩在回转式油页岩固体热载体干馏反应器内的干馏效果。本文以桦甸大城子四层油页岩为研究对象,分析了不同粒径分布对油页岩的滑动角、安息角、堆积密度、Wadell球形度、含油率等物性参数的影响情况。结果表明,较小粒径的颗粒滑动角小、安息角大,易于流动,但过细则会加大摩擦力使流动性变差;破碎后颗粒的Wadell球形度较好,平均值在0.775左右;较大粒径颗粒在铝甄干馏中测定时因弥散传热和边壁效应的影响,测得的含油率较高。实验数据将为研究油页岩固体热载体干馏运行特性及提高干馏反应器干馏效率提供基础数据。     

单一环境应力条件下短空气间隙放电特性实验研究

空气间隙放电是研究雷电屏蔽问题最有效的手段之一.对于短间隙棒-板放电电压U50受气压、湿度及温度等环境影响的研究较少.但青藏高原等高海拔地区的低气压和南方地区的高湿度都会对短间隙棒-板的放电电压产生更大的影响.为此,以短间隙棒-板为研究对象,在步入式高海拔环境试验箱和三综合试验系统中展开低气压和不同温湿度条件下短间隙棒-板正极性雷电冲击放电特性试验,并分析了气压、相对湿度,温度对其放电特性的影响.研究表明:短间隙棒-板受海拔的影响比较明显,受温湿度的影响较弱.     

三轴压缩下含瓦斯煤体电阻率响应的实验研究

目的 受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法 自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏过程中电阻率的实验系统,测试三轴压缩条件下含瓦斯煤体电阻率的变化规律,对实验结果进行分析和解释。结果 结果表明：（1）受载含瓦斯煤体的电阻率变化与所受应力存在显著的对应关系,型煤的电阻率变化规律与应力的对应关系要优于原煤的,对应力降低比较敏感;（2）受载型煤的电阻率变化规律为先上升后下降型和下降型,受载原煤的电阻率变化规律仅有下降型;（3）从原煤和型煤的物理力学以及受载过程中的变形破坏类型、受载含瓦斯煤体变形破坏过程中的煤体结构变化情况、煤的孔隙结构以及导电类型3方面分析解释受载含瓦斯煤体的电阻率变化情况;（4）对受载含瓦斯型煤电阻率变化曲线出现的2种类型进行科学合理的解释。结论 研究成果可为电阻率法预测预报煤与瓦斯突出的发生提供技术支撑。     

大尺度冲击性煤体电阻率变化规律的实验研究

在未加载条件下对大尺度煤样的电阻率测试结果表明,在自然状态下煤样的电阻率较大;经过浸泡后其电阻率明显下降．在单轴压缩条件下的大尺度冲击性煤样电阻率实验表明,电阻率变化曲线整体上成不对称的“凹”型,基本符合二次曲线;煤样电阻率随压力增加逐渐减少,当达到一定的应力值时,电阻率达到最小值;继续加载,电阻率将升高,直到完全失稳．1#、3#和4#煤样单轴抗压强度与其受载过程中的视电阻率变化存在一定的正相关性;受载煤体的电阻率变化与其变形破裂过程中的裂隙分叉、发育、汇合贯通密不可分;兼有剪裂和拉裂特点的破坏类型可能是大尺度煤样较常见的破坏形式．     

松散煤体中氧气扩散系数的实验研究

根据松散介质中气体扩散的理论分析。得出了松散煤体中氧气等效扩散系数的理论计算公式。在静态扩散双容积法的基础上，建立了松散煤体中气体扩散系数的实验测定装置，通过测定氧气在不同空隙率松散煤体中的等效扩散系数，确定了它的理论计算公式中修正系灵敏的取值范围，从而得出其与空隙率的函数关系。最后根据热力学原理，推算出松散煤自燃过程中不同温度和压力时氧气等效扩散系数的近似计算公式。     

不同煤体电性参数影响因素实验研究

为了研究温度、水分和不同气体解吸过程与不同煤体电性参数之间的作用关系,以大淑村矿、余吾煤业和寺河煤矿煤样为研究对象,通过建立煤体电性参数实时测试系统,分析了温度、水分和不同气体解吸等影响因素对不同煤体电性参数的影响,进一步解释了不同影响因素对煤体电性参数变化的作用机理.结果表明:温度的升高改变了煤体内部水分和矿物质成分的含量,影响了电子的赋存状态,随温度的升高,不同煤体电阻率缓慢减小,而相对介电常数则缓慢增大;未饱和含水状态下煤体的电性参数变化规律与煤体本身性质有密切的关联,而饱和状态下煤体电阻率表现为水分的电阻率特征,介电常数则表现为水分的极性特征;不同气体的吸附解吸过程改变了煤体内部孔隙、裂隙等晶体缺陷结构的压缩闭合状态,同时由于气体解吸过程放热改变了内部电子的赋存环境、数目及状态,从而改变了不同煤体的电性参数变化规律,并呈现出明显的差异性.     

含瓦斯煤体变形规律的实验研究

瓦斯是煤和瓦斯突出的主要能源,研究瓦斯对煤体的作用具有理论和实践意义。实验表明,当煤体吸附瓦斯后发生膨胀变形,其变形规律基本上服从朗格缪尔方程。当解吸瓦斯后,煤体发生收缩变形,基本上服从指数方程。变形值的大小与煤的变质程度、强度和孔隙性质有关。变形值可以作为预测煤体突出危险性的一项指标,并可用于预测抽放瓦斯措施的效果。