长焰煤贫氧燃烧放热特性参数实验研究

采用差示扫描量热(DSC)法测试了煤田火区和什托洛盖长焰煤在贫氧、不同氧浓度气氛下的氧化燃烧放热过程;并对热流曲线进行了分峰、积分处理;分析了长焰煤氧化燃烧的放热历程;研究了放热特性参数在贫氧不同氧浓度气氛下的变化规律;进而分析了氧气浓度对煤火空间演化过程的影响。研究表明,长焰煤燃烧放热过程主体分为以煤氧化学吸附和挥发分燃烧放热为主的放热阶段A,和以煤焦及半焦高温燃烧放热为主的放热阶段B。在贫氧条件下,随着氧气浓度的降低,阶段A和阶段B的峰值温度T_a和T_b逐渐升高,阶段A的放热量先增大后减小,并在16%时达到最大;阶段B的放热量逐渐减小。研究确定了16%氧气浓度为煤火空间演化的关键氧气浓度。     

障碍物对瓦斯爆炸火焰锋面参数的影响

在实验室小型模拟巷道的方形管道内,采用自制的微细热电偶和离子电流传感器、压电式压力传感器,测试了有/无障碍物2种情况下在不同位置处浓度为10.17%甲烷空气预混火焰锋面的传播过程中温度、离子电流强度及压力变化情况。实验结果表明,障碍物存在导致火焰锋面的最高温度值略有降低,由靠近点火端位置的1 303.7℃下降到1 234.4℃,远离点火端位置的1 198.7℃下降到902.5℃;离子电流曲线出现了明显的双峰值,强度明显增大,由靠近点火端的146.25nA上升到160nA,远离点火端的432.5nA上升到605nA;火焰锋面前方过早的产生前驱压力波,加速燃烧转爆轰(DDT)过程的提前实现。因此,巷道内应避免障碍物的存在。     

含瓦斯软弱煤三轴力学特性试验

以由具有突出倾向的软弱煤制备的型煤试件为研究对象,对围压、瓦斯压力二因素对含瓦斯软弱煤的力学特性影响进行了系统研究.试验结果表明:围压对含瓦斯软弱煤的力学性质具有明显影响,随着围压的增大,含瓦斯软弱煤的压密阶段不明显且三轴强度逐渐增加;围压对含瓦斯软弱煤弹性模量影响不明显,对应力应变曲线形状影响亦不明显.随着瓦斯压力的增加,煤样强度呈减小趋势;围压较小时,含瓦斯软弱煤强度受瓦斯压力影响较显著,而围压较大时影响较小;瓦斯压力对含瓦斯软弱煤的杨氏模量影响不明显,且对煤样进入屈服阶段的变形量影响亦不明显;瓦斯压力对煤样具有显著的力学影响,而且也存在明显的化学作用;含瓦斯软弱煤的应力应变曲线可由二次曲线表征,并认为瓦斯压力影响可归结为等效围压效应.     

深孔聚能爆破煤层增透爆破参数研究

针对低透气煤层聚能爆破增透技术参数问题,在装药直径一定的条件下,设计了不同装药系数和爆破间距的爆破孔并进行现场试验,对比分析爆破前后爆破影响区瓦斯纯量变化,考察了爆破参数对煤层增透效果的影响.结果表明,通过控制爆破孔径向装药不耦合系数、轴向装药长度、封孔可靠性和爆破作用次数等因素可提高煤层增透效果.     

顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化选择

根据岩石力学、弹塑性力学理论建立了顺层钻孔周围煤体塑性区应力分布数学模型,分析了顺层抽采钻孔施工过程中周围煤体破坏规律及应力分布状态。数值模拟了采用水泥砂浆封孔、聚氨酯封孔、胶囊封堵-压力注浆封孔三种工艺下钻孔周围煤体应力分布规律,三种封孔工艺分别通过改变钻孔支护阻力、钻孔周围煤体物性参数等方式进行模拟。结果表明:胶囊封堵-压力注浆封孔工艺可有效封堵裂隙,加固钻孔周围破碎煤体,对钻孔周围煤体应力分布的控制效果优于现有的封孔工艺,对于顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺有一定的指导意义。     

厚煤层一次采全高三带划分的新方法及应用

基于厚煤层一次采全高导水断裂带高度的确定.综合现有研究成果及相似模拟实验发现:工作面的开采范围影响上覆关键层的稳定性,而关键层的运动决定导水断裂带的高度,在关键层达到极限悬露步距之前,垮落带或者裂隙带的高度固定不变;当达到极限悬露步距后发生断裂,如果形成铰接结构,则关键层及其随动层属于裂隙带;反之,关键层及其随动层属于垮落带.在此基础上,提出以关键层理论划分采场导水断裂带的新方法,并给出适用条件.以补连塔31401工作面、潞安6202工作面以及柴沟1502工作面实际地质及回采条件为工程背景进行验证,发现一次采出煤层越厚,地质资料数据的精确性越高,新方法得到的数据越接近实测值,并且比《规程》计算结果更客观.     

沁水盆地煤层气产能差异及采收率

为揭示沁水盆地不同含气区域煤层气产能差异,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了沁水盆地典型区块煤层气储层特征及其对产能的影响.基于沁水盆地煤层气井产气量数据,总结发现各区块煤层气产能存在明显差异,分析了影响煤层气井产能的主控因素.提出以目标煤层资源丰度、渗透率、临界解吸压力作为关键参数评价产能方法.研究结果表明:沁水盆地南部煤层气资源可采性优于北部,典型区块煤层气开发前景优劣排序为潘庄、大宁、寿阳、古交.     

莫高窟砂岩有压吸水特性及渗流作用试验研究

为研究液态水渗流作用对莫高窟围岩风化产生的影响,采用深部软岩水理作用智能测试系统进行莫高窟砂岩试样的有压吸水试验,并对砂岩有压吸水特性与无压吸水特性进行对比分析。试验结果表明,两种吸水模式下,试样吸水后最终达到的饱和吸水率相近,但有压吸水的平均吸水速率是无压吸水的11倍。相比于毛细作用,水分的渗流作用对于莫高窟围岩的风化作用更为显著。试验技术为评价莫高窟围岩风化程度提供了可行的手段。     

煤自燃模型化合物氧化实验研究

为了从化学层面上阐述煤炭自燃机理,选用苯乙醛、苯甲醚、二苯基甲烷、苯乙醚、苯甲醇、二苯基甲醇和α-苯丙醇作为煤自燃模型化合物,研究在常温至150℃的氧化反应.利用氧化反应装置和分析仪器,定量分析各种活性基团的化学反应动力学和热力学参数、氧化产物,从而推断出其活性大小的不同.结果表明,各模型化合物在常温至150℃之间,均消耗一定的氧气,同时CO、CO2也有不同程度的生成,其氧化特性与煤相似.     

矿井通风系统优化的熵模糊可拓物元决策模型

针对矿井通风系统优化评判中各指标的不相容性,从技术可行、经济合理和安全可靠性3个角度出发.选用矿井总风压、等积孔、风机效率、风机运转稳定性、矿井抗灾变能力等指标.将信息熵与模糊可拓物元相结合,建立了基于熵权的矿井通风系统优化的模糊可拓物元决策模型.结合专家打分法与熵值赋权法确定指标的权重,以综合相对隶属度优选综合效益最优的方案.用该模型对张小楼井通风系统改造方案进行优选,并与模糊综合评判和模糊优选法的结果进行了比较.结果表明,综合权重客观准确,综合相对隶属度的离散程度高,对新矿井的通风设计或老矿井的系统优化改造具有实用价值.