基于fluent除尘管道拐角处不同流速下流场模拟研究

以90°管道为主要研究对象,利用CFD软件fluent建立模型,模拟4种不同入口流速条件下的压力分布场及出口处速度分布场。模拟结果表明,不同流速情况下在管道内产生的粉尘沉降规律不同。     

煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统的开发

根据煤与瓦斯突出理论、模糊数学知识和计算机技术,研究开发了煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统,实现了计算机对煤巷炮掘工作面的突出危险性预测管理。该系统实现了由静态预测预报变为动态预测预报,由间隔预测预报变为半连续预测预报,可提高炮掘工作面煤与瓦斯突出预测的可靠性,并对有突出危险工作面进行及时报警,从而防止发生煤与瓦斯突出。采用钻屑指标法、瓦斯峰谷比值法、地质因素法和综合指标法作为突出预测方法,并将煤巷炮掘工作面的突出危险性划分为突出危险、突出威胁和无突出危险3类。     

考虑温度作用下煤岩渗透特性及吸附膨胀的试验研究

利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟采深增加导致的渗透特性变化,开展不同温度下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑温度作用的吸附膨胀模型,探讨温度和孔隙压力综合作用对煤岩吸附膨胀效应的影响。结果表明:随孔隙压力升高,轴向应变在较低温度下(30,40℃)逐渐下降,在较高温度下(50,60℃)逐渐上升,在各个温度下径向应变、体积应变逐渐降低;随孔隙压力升高,煤岩渗透率先减小后略有增高,不同温度下通入氦气与甲烷气体的煤岩渗透率变化趋势相同且前者渗透率大于后者;随温度升高滑脱效应导致的渗透率变化量(Δkb)逐渐增大,煤岩吸附膨胀导致的渗透率变化量(Δks)随孔隙压力升高先急剧下降后趋于平缓,且随温度升高变化量逐渐增大;在相同孔隙压力下,考虑温度作用吸附膨胀引起的渗透率变化量均高于不考虑温度作用的变化量,且前者总减小量要大于不考虑温度时总减小量。     

“点线-区域”结合观测顶板“三带”技术应用研究

根据顶板"三带"观测技术的发展趋势,结合五轮山煤矿1805工作面实际情况,提出了"点线-区域"结合观测顶板"三带"技术。采用经验计算法、钻孔摄像法、网络并行电法及关键层综合分析法对1805工作面顶板"三带"发育规律进行观测与分析,利用YTJ-20型岩层探测记录仪进行静态点线观测,及WBD-I型网络并行电法仪进行动态区域观测,并相互验证观测分析结果。结果表明1805工作面8煤顶板冒落带发育高度为7~9m,裂隙带发育高度为30~37m,弯曲下沉带发育高度为37m以上。现场观测与理论分析相结合,点线观测与区域观测相结合,提高了观测结论的可靠性。     

高温高压下页岩气等温吸附线拟合模型优选

为研究贵州牛蹄塘组页岩气在高温高压下的吸附规律,利用高压气体等温吸附仪测定了50℃、60℃、80℃下CH_4、CO_2在页岩中的等温吸附线,采用符合吸附规律的吸附模型对等温吸附线进行拟合,并用平均相对误差评价拟合效果。研究表明:低压阶段,CH_4、CO_2等温吸附线呈阶段性递增,具有I型吸附曲线特征;通过分析具有物理意义模型拟合参数,揭示了页岩的吸附规律,饱和吸附量VL和微孔吸附量V0与温度呈负相关关系,与TOC含量呈正相关关系,吸附强度b值随温度升高而减小,其他拟合参数所反映的吸附规律存在一定的差异;对比评价了各模型的拟合效果,三参数模型拟合效果优于二参数模型,对CH_4拟合效果最优的是L-F模型,对CO_2拟合效果最优的是E-L模型。高压阶段,一元线性方程对CH_4、CO_2的拟合效果较好,CH_4、CO_2在页岩表面的吸附量与压力之间呈负相关关系。同时探讨了研究成果对页岩气开采及储量评估的重要影响,为页岩气开发提供理论依据。     

五轮山矿8~#煤层顶板“三带”发育规律研究

在回采煤层的过程中,煤层的顶板岩层在竖直方向会形成"三带"。"三带"发育规律的确定,可以为瓦斯抽采提供理论依据。根据五轮山煤矿8#煤层的实际情况,通过理论公式计算、采动应力数值模拟和钻孔摄像法现场探测,确定8#煤层顶板冒落带发育高度范围为7.7~9.1 m,裂隙带发育高度范围为36.8~37m,37m以上为弯曲下沉带,其中冒落带发育高度实测值在理论计算最大值范围之内,裂隙带发育高度理论计算最大值和实测值基本相同。     

注气驱替煤层气作用机理的探讨

阐述了煤对气体单分子层吸附与多分子层吸附理论，将煤层对不同气体吸附进行比较，得出煤对不同气体吸附能力强弱，并阐述了注气驱替煤层气作用原理及其优点，从而证明了注气驱替煤层气的可行性。     

基于因子分析与BP神经网络的煤与瓦斯突出预测

为提高煤与瓦斯突出预测的可行性与准确性,将因子分析法与BP神经网络方法相结合,提出一种改进的BP神经网络预测方法。根据平顶山八矿煤与瓦斯突出相关主要影响因素的原始数据,使用因子分析法对9个煤与瓦斯突出影响因素的原始数据进行降维处理,得到3个公共因子;将3个公共因子代替原有的9个煤与瓦斯突出影响因素作为BP神经网络输入层参数,建立因子分析法与BP神经网络法相结合的煤与瓦斯突出预测模型,对平顶山八矿煤与瓦斯突出进行预测。选取平顶山八矿煤与瓦斯突出样本对改进的BP神经网络预测方法进行验证,结果表明:3个预测样本的相对误差分别为1. 79%、3. 54%、0. 83%,均小于10. 00%。采用改进的BP神经网络预测方法可有效解决传统的BP神经网络因为输入层参数过多而数据处理效率低、迭代速率慢与精确度低等问题。     

含层理页岩水压致裂特性及对破裂压力的启示

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术,破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制,以四川长宁地区黑色页岩为研究对象,对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试,利用GCTS岩石力学试验机开展不同层理角度下页岩的水压致裂试验,结合X射线CT机和三维扫描仪对页岩的扩展形态及裂缝表面粗糙度进行表征,并对页岩水力压裂的破裂压力进行分析。结果表明：(1)页岩的抗拉强度随层理角度变化呈先减后增的变化趋势,各向异性明显;(2)层理的存在对页岩水力压裂的破裂压力影响较大,不同层理角度条件下页岩水力压裂的破裂压力与抗拉强度的变化规律相似,在30°最小,90°最大;(3)层理面对水力压裂裂缝扩展的影响较小,主要是拉伸破坏产生的单裂缝,裂缝面粗糙度较高且与层理方向无关;(4)通过数值仿真确定了压裂井筒塑性区的存在,解释了试验中观察到异常高的破裂压力,说明水力压裂裂缝起裂后存在一定的临界起裂特征长度,岩石需要经过裂纹孕育阶段才能完全破裂,不同层理角度页岩通过临界起裂特征长度来影响起裂压力,采用新的模型能较好预测页岩水力压裂的破裂压力。研究结果对于了解深部页岩裂缝起裂扩展...     

基于GIS的煤矿灾害应急救援系统的应用

为了减少煤矿事故的发生和及时有效的展开应急救援,利用对煤矿开采情况的全面了解,通过对地理信息系统（GIS）和煤矿灾害应急救援技术的研究,以GIS与VB6．0为开发平台,采用管理信息系统原理和GIS软件建立了可视化的煤矿灾害应急救援系统．研究开发表明,该系统拥有内容丰富的数据库和技术库,能将煤矿井下的危险源、工作面、避灾路线、灾害影响区域、通讯与救灾设备分布等与矿井救灾密切相关的信息都在地图上动态显示,并能实现远程互动救援．实际应用表明,该系统能够为煤矿灾害的预防和处理提供强有力的技术支持,有利于提高煤矿企业的抗灾救灾能力和应急救援能力．