采空区煤自燃引发瓦斯爆炸致灾机理及防控技术

为研究采空区煤自燃引爆瓦斯的致灾机理,提出采空区是氧浓度场、温度场、漏风强度场、瓦斯运移场等动态变化又相互耦合的4场展布形成的三维空间,理论分析了爆炸的危险耦合区域和爆炸机理。结果表明,煤自燃产生的高温可燃性气体导致爆炸危险耦合区域扩大;高温可燃性气体存在升浮-扩散效应,上升过程中与冒落岩石对流换热并卷吸周围的气体,在顶板处与岩石进一步热交换并与CH4混合形成高浓度混合气体,温度降低,混气密度相对增大,混气不断积聚导致其下位逐渐下移,同时火风压作用导致进风侧面形成负压区,涡流效应产生卷吸驱动作用加速混气下移,当混气下位处浓度和温度达到爆炸界限导致爆炸发生;最后分析了瓦斯含量对煤自燃的影响,提出高瓦斯含量与较低瓦斯含量矿井采空区分别采用胶体、三相泡沫控制煤自燃引爆瓦斯技术。     

低渗煤样全应力应变过程渗透特性试验

采用MTS815.02型岩石伺服试验系统对煤样进行了应力应变全过程渗透性试验,得到不同围压下煤样的全应力-应变曲线,探讨了全应力-应变过程中煤样渗透率-应变关系曲线的几何特性,研究了煤样变形和破坏过程中的轴向应变与渗透率之间的关系,分析围压对煤样渗透率变化的影响。结果表明,轴向应力对Darcy流渗透特性和非Darcy流渗透特性的影响是同步的,煤样渗透率的峰值滞后于应力应变峰值;随着围压增大,煤样的渗透率总体上呈下降趋势。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

针对202综放面地质条件,运用理论计算和数值模拟分析的方法初步确定窄煤柱合理宽度为5 m,通过现场矿压实测分析表明,煤柱宽度为5m是合理的,为天池煤矿综放沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设提供了可靠依据,并为类似条件下窄煤柱合理宽度留设提供了借鉴。     

煤矿事故救援应急资源云构建研究

 本文借鉴“云计算”的思想、服务层次和关键技术,提出了“应需而变,按需使用”、煤矿事故救援应急管理的新模式——基于面向服务构架SOA的煤矿事故救援应急云,并提出了煤矿事故救援应急云由IaaS、PaaS、煤矿事故救援应急平台云和煤矿事故救援应急资源云组成的总体结构,重点分析了煤矿事故救援应急资源云中的多源应急信息资源,并提出了煤矿事故救援应急资源云服务的内容。本文提出的煤矿事故救援应急云将通过开放架构、开放标准和开放接口,实现煤矿事故救援应急软、硬资源的多源异构信息集成,以云服务的形式向煤矿应急需求用户提供应急信息资源服务,提高煤矿事故救援的应急管理信息化水平,为煤矿安全生产应急平台在未来云计算环境下的迁移提供一定的技术思路。     

磁场对油田污水硫酸钙结垢的影响研究

采用两种不相容水混合的方式,实验研究了磁场对硫酸钙结垢的静态与动态影响。结果显示,常温放置时,先磁化成垢阴离子盐溶液和成垢阳离子盐溶液中的两种或一种然后再混合,都能防止和延缓硫酸钙结垢。对流动的流体磁化后,单位时间挂片上的结垢量减小,管线中的结垢量降低。用l号磁化器磁化后单位时间挂片的平均结垢量比不磁化实验时挂片的平均结垢量减少了35％：单位时间管线前4米的平均结垢量比不磁化实验时管线前4米的平均结垢量减少了60%以上,第5米减少了50％,第6米减少了23％。用2号磁化罂磁化后单位时间挂片的平均结垢盘比不磁化实验减少了47％,单位时间管线中的平均结垢量减少了70%以上。     

含水含孔试样破坏的波速及功率谱密度特征

为研究不同含水率含孔试样破坏过程中的超声波特征,开展了不同含水率条件下的含孔试样单轴压缩试验,并采用RSM-SY7超声波仪测定了压缩过程中的波速,得到了不同含水率含孔试样的透射波波形。结果表明:试样初始波速均值随着含水率上升而逐步下降;在含孔试样破坏过程中,波速变化呈现出稳定—轻微降低—迅速降低3个阶段;稳定和迅速降低阶段所经过的时长随含水率降低而增大;轻微降低阶段所经过的时长随着含水率的降低而减少;在试样破坏的同时,功率谱密度也产生衰减;其衰减程度受到含水率的影响,含水率越高各频率的功率谱密度衰减越均衡,谱峰衰减程度越小,不同时刻的衰减程度越相似。     

钻孔预抽煤层瓦斯影响规律研究

给定煤层多孔介质渗流边界条件,湍流计算选用k—ε模型,瓦斯在煤层中流动采用多孔介质模型,研究了在不同的抽采时间、负压、渗透率、煤层瓦斯压力及不同的钻孔直径等条件下钻孔的抽采半径及抽采量变化规律,研究结论对于现场预抽煤层瓦斯钻孔参数设计有理论指导意义。     

基于情景认知的煤矿瓦斯爆炸事故进程研究

通过对典型事故的分析,探究了煤矿瓦斯事故过程中事故系统要素的相互作用机理,得出煤矿瓦斯事故的发生主要是由于人的不安全行为诱发了作业环境中的危险因素造成的;为进一步分析其作用机理,借鉴了航空领域中人的情景认知过程的研究成果,分析了煤矿井下作业人员的情景认知过程:认为在作业过程中作业人员对安全信息的感知受工作负荷、工作目标、日常工作习惯等因素影响,并随着工作负荷的加大、工作目标的强化,对安全信息感知的注意力将会削弱,从而使得作业人员不能够及时感知作业环境中重大变化;在此情景下,如仍然按原有不安全行为操作,将导致事故的发生,并由此提出了基于情景认知的事故模型;最后从强化异常环境的监测报警、合理确定工作负荷等方面提出了预防措施。     

脉冲超声对煤的孔隙结构及瓦斯解吸特性影响的实验研究

为探究脉冲超声对煤体孔隙结构及瓦斯解吸特性的影响,利用全自动压汞仪和自主研发的脉冲超声激励煤吸附解吸瓦斯实验系统,分析不同脉冲次数超声激励前后煤体孔容、比表面积及瓦斯解吸量变化,研究脉冲超声激励对煤体孔隙结构特征及瓦斯解吸的影响。实验结果表明：随着脉冲超声次数增加,中大孔孔隙连通程度明显增大,微小孔孔隙连通程度无显著变化,仍以半封闭孔和封闭孔为主;各孔径段孔容和比表面积均有所增加,其中中大孔孔容与微小孔比表面积增加最为显著;脉冲超声激励后的煤体具有明显分形特征,且分形维数随脉冲次数的增加呈下降趋势;脉冲次数增加,煤体瓦斯解吸量增多,解吸速率加快,且最大解吸量、最大解吸速率与脉冲次数均呈线性正相关关系。实验表明脉冲超声使煤体原生孔隙得到有效改善,孔隙之间相互连通,促进了瓦斯解吸。     

基于响应面法治理煤矿硫化氢的改性碱液配比优化

针对传统碱液在煤矿硫化氢治理过程中吸收率低且易发生二次超限的缺点,以碳酸钠(Na₂CO₃)溶液为基料,选取表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚乙酸钠(AE₉C-Na)和氧化剂过氧化氢(H₂O₂)为改性剂对碱液进行改性处理。以碳酸钠、表面活性剂和氧化剂的掺量作为影响因子,以硫化氢气体去除率为响应值,首先通过单因素实验单独考察了各影响因子变化对响应值的影响,研究了碳酸钠溶液中不同质量分数的表面活性剂和氧化剂对硫化氢气体脱除的影响。然后按照中心组合设计安排试验,根据试验结果对硫化氢去除率进行拟合与回归分析,得到回归拟合方程。然后应用响应面法(RSM)进一步确定了各影响因子的交互作用,结果表明:各影响因子显著性大小排序为:碳酸钠溶液质量分数>表面活性剂质量分数>氧化剂质量分数,碳酸钠溶液质量分数和表面活性剂质量分数的交互作用对硫化氢去除率影响最大。最后,利用Design-Expert软件对改性碱液的配比进行优化,综合考虑吸收效率与成本后,提出本实验所研制的改性碱液最佳配比为:碳酸钠溶...