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液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性研究
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作者 白刚 王亚东 +3 位作者 苏俊 周忠杰 范超军 陈军典 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1003-1016,共14页
改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增... 改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采机制的基础。采用物理实验方法,基于自主研发的液态CO_(2)冻融煤体实验系统,开展液态CO_(2)冻融条件下煤体变形损伤特性实验,监测冻融过程中煤样表面温度、应力、应变及罐体压力参数,分析液态CO_(2)冻融对煤体应力、应变的影响规律及罐中CO_(2)相态特征,探究液态CO_(2)冻融过程中热应力、水−冰相变冻胀力及汽化膨胀力对煤体造成的变形损伤贡献程度,揭示液态CO_(2)冻融的三重复合应力对煤体造成变形损伤的机制。研究结果表明:液态CO_(2)冻融煤样体积应变呈现先下降后上升的“U”字型变化趋势,低温冻结阶段煤基质发生收缩变形,融化阶段煤基质收缩变形逐渐恢复,最终形成了不可恢复的变形,总体表现为煤基质收缩变形与应变恢复2个阶段。实验过程中CO_(2)相态呈现气态−液态(气−液共存)−气态的变化趋势,液态CO_(2)冻融过程包括进液、冻结、缓慢卸压及室温融化4个阶段,对应煤样变形特征表现为冻缩变形、冻缩+冻胀+吸附膨胀变形、变形恢复及受热膨胀变形。非密封干燥煤样、密封干燥煤样及非密封饱水煤样的最小应变值绝对值分别为10056.636×10^(−6)、11480.186×10^(−6)、7881.893×10^(−6),残余应变分别为270.191×10^(−6)、154.869×10^(−6)、2033.636×10^(−6),胀缩率分别为2.686%、1.349%、25.801%。液态CO_(2)冻融复合应力作用对煤样造成的总变形损伤量为2033.636×10^(−6),热应力、汽化膨胀力及水−冰相变冻胀力分别造成的变形损伤量为154.869×10^(−6)、115.322×10^(−6)、1763.445×10^(−6),分别占总变形损伤量的7.615%、5.671%与86.714%,水−冰相变冻胀力占据主导地位。随着煤样含水率增加,煤体最小应变值绝对值降低,残余应变增加,水冰相变冻胀力占比增加。研究结果从煤样变形的角度阐明了液态CO_(2)冻融煤体变形损伤机理,丰富了液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采技术体系。 展开更多
关键词 煤层气 液态CO_(2)冻融 变形损伤 CO_(2)相态转换 复合应力
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受载煤岩随钻参数测定试验装置及耦合关系分析
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作者 范超军 孙其旺 +2 位作者 罗明坤 张佳绩 赖鑫峰 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第8期118-128,共11页
为解决煤矿采掘过程中围岩力学参数非均质和获取困难问题,利用自主研制受载煤岩随钻参数测定试验装置,实时感知岩层强度及结构;分析围压、钻速、转速和旋转扭矩对模拟岩石试样强度的影响,并对采集的随钻参数灰色关联度耦合分析;在受载... 为解决煤矿采掘过程中围岩力学参数非均质和获取困难问题,利用自主研制受载煤岩随钻参数测定试验装置,实时感知岩层强度及结构;分析围压、钻速、转速和旋转扭矩对模拟岩石试样强度的影响,并对采集的随钻参数灰色关联度耦合分析;在受载条件下,通过钻进不同组合类型的分层试件,还原真实环境下钻进煤岩层的效果,验证随钻参数对试件抗压强度识别的准确性。结果表明:试件强度与围压呈正相关,旋转扭矩与钻进速度呈正相关。旋转速度不同时,试件强度基本不变。旋转扭矩、围压、钻进速度、旋转速度与抗压强度关联度分别为0.996、0.831、0.739和0.347。试件强度与旋转扭矩成线性关系。通过分析旋转扭矩曲线的变化特征,可以识别岩层强度,进而定位分界位置。 展开更多
关键词 受载煤岩 随钻参数 试验装置 灰色关联度 分层试样 分界面
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基于AHP-熵权组合赋权的开拓巷道过陷落柱围岩支护参数优化 被引量:3
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作者 贾策 范超军 +4 位作者 李胜 刘小帅 王学增 罗明坤 杨振华 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期187-201,共15页
陷落柱破碎区易诱发安全事故,合理设计陷落柱区域巷道围岩支护参数对巷道安全、高效掘进尤为重要。采用理论分析、数值模拟及工程试验等研究方法,对开拓巷道过陷落柱围岩支护参数优化进行了研究。综合考虑技术和经济指标,构建了开拓巷... 陷落柱破碎区易诱发安全事故,合理设计陷落柱区域巷道围岩支护参数对巷道安全、高效掘进尤为重要。采用理论分析、数值模拟及工程试验等研究方法,对开拓巷道过陷落柱围岩支护参数优化进行了研究。综合考虑技术和经济指标,构建了开拓巷道过陷落柱围岩支护效果评价体系。提出层次分析法(AHP)-熵权法组合赋权的综合评价方法,确定最优支护参数。基于Node-Red进行界面开发,以FLAC3D作为平台底层服务,研发了漳村煤矿巷道支护参数的智能设计系统。结果表明:确定了支护技术评价指标为顶板下沉率、两帮变形率、底板底鼓率和锚杆变形率。支护经济指标为支护成本和掘进速度。系统研发了登录功能、巷道稳定状况分析功能、支护参数初始设计、支护方案结果展示和巷道支护效果评价五大功能,实现了漳村煤矿巷道支护智能设计及评价。最优支护方案Ⅱ参数为锚杆间排距为900mm,顶板锚索布置3根,工钢棚间距为900mm。经现场应用,在矿压监测0~60d内,顶板表面位移最大值为218mm,两帮表面位移最大值为105mm。顶板离层深部最大值为5mm,浅部基点为5mm。顶板锚杆受力范围在196~206kN。30d左右围岩变形趋于稳定,围岩得到了有效控制。验证了漳村煤矿巷道支护智能设计系统的有效性,研究成果为过陷落柱巷道支护参数优化提供新方法。 展开更多
关键词 AHP 熵权法 支护参数优化 陷落柱 支护优化系统
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冲击地压“远-近”场监测预警系统开发与应用 被引量:1
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作者 贾策 李胜 +3 位作者 范超军 普梓昂 杨振华 路海洋 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第6期2153-2165,共13页
为提高冲击地压预警的准确性及监测预警系统的智能化水平,以耿村煤矿为背景,研发了冲击地压“远-近”场监测预警系统。基于现场调研,分析了坚硬岩层和断层远场因素冲击地压致灾条件,将坚硬岩层破断和断层活化引起的应力变化视为远场影响... 为提高冲击地压预警的准确性及监测预警系统的智能化水平,以耿村煤矿为背景,研发了冲击地压“远-近”场监测预警系统。基于现场调研,分析了坚硬岩层和断层远场因素冲击地压致灾条件,将坚硬岩层破断和断层活化引起的应力变化视为远场影响,工作面附近煤体应力变化则为近场影响。采用加长锚索监测坚硬岩层和断层活动信息,结合微震、煤体应力、液压支架阻力监测系统,提出冲击地压“远-近”场监测方法。综合考虑“远-近”场监测信息,提出了冲击地压“远-近”场监测预警模型。建立了冲击地压“远-近”场监测预警系统架构,设计了冲击地压“远-近”场监测数据库。研发了冲击地压“远-近”场监测综合预警系统,实现了监测数据可视化功能、综合预警和报表自动生成功能。结果表明,该系统能够实现微震能量、煤体应力、支架阻力、坚硬岩层锚索拉力和断层锚索拉力等关键监测数据的实时采集、传输、存储和可视化,有效实现了耿村煤矿12240工作面的冲击地压综合预警及预警结果查询与信息发布。在试运行期间,系统成功预警了两次C级冲击地压事件。研究成果为耿村煤矿冲击地压的预防和治理提供了新的技术途径和理论支持。 展开更多
关键词 安全工程 冲击地压 “远-近”场监测 预警系统 智能化
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单一低透厚煤层水力造穴增透机制及技术参数优化研究
5
作者 贾策 范超军 +5 位作者 李胜 杨雷 王学增 罗明坤 杨振华 刘全 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第6期1504-1518,共15页
为研究单一低透厚煤层水力造穴卸压增透机制,提出了基于FLAC^(3D)耦合COMSOL的水力造穴强化瓦斯抽采数值模拟方法,构建了损伤-塑性应变-渗透率方程,并采用FISH语言对FLAC^(3D)进行二次开发实现渗透率演化计算。基于Langmuir方程、Darcy... 为研究单一低透厚煤层水力造穴卸压增透机制,提出了基于FLAC^(3D)耦合COMSOL的水力造穴强化瓦斯抽采数值模拟方法,构建了损伤-塑性应变-渗透率方程,并采用FISH语言对FLAC^(3D)进行二次开发实现渗透率演化计算。基于Langmuir方程、Darcy渗流定律和Fick扩散定律,结合煤层气-水运移规律,推导建立了气-水两相流数学模型。研究结果表明:水力造穴作用使洞室周边煤体最大主应力显著增大而最小主应力明显降低,进而引发煤体损伤破坏。水力造穴形成的损伤区范围可达常规抽采钻孔的7.6倍。造穴过程产生的煤体损伤有效提升了煤层渗透率,其中渗透率增幅主要集中在卸压影响区内。从瓦斯含量和瓦斯压力变化规律来看,当钻孔间距设置为3m、造穴间距为9m时,可确保120d抽采期内达标。现场应用表明,实施水力造穴后钻孔应力计监测到的应力值降幅达45%,水力造穴工艺的初始瓦斯抽采浓度达到常规钻孔的2.2倍。实测结果证实水力造穴技术具有显著的卸压增透效应,能够有效提升瓦斯抽采效率。该研究成果为煤矿瓦斯灾害防治提供了重要的理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 水力造穴 FLAC^(3D)耦合COMSOL 低透煤层 增透机制 气-水两相流
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1950-2022年中国煤与瓦斯突出事故的时空分布规律 被引量:3
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作者 范超军 张鑫鹏 +3 位作者 杨雷 富向 杨振华 李胜 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期279-287,共9页
为厘清煤与瓦斯突出事故的发生规律,从时间和空间2个维度,对1950-2022年中国煤与瓦斯突出事故进行统计分析并提出防突措施与建议。研究结果表明:1950-2022年中国煤与瓦斯突出事故的时间分布特征可划分为大幅上升时期(1950-1980年)、持... 为厘清煤与瓦斯突出事故的发生规律,从时间和空间2个维度,对1950-2022年中国煤与瓦斯突出事故进行统计分析并提出防突措施与建议。研究结果表明:1950-2022年中国煤与瓦斯突出事故的时间分布特征可划分为大幅上升时期(1950-1980年)、持续好转时期(1981-2000年)和稳定下降时期(2001-2022年)。空间分布特征为范围广、较集中、南多北少、南重北轻。煤与瓦斯突出事故发生次数随时间逐渐减少,死亡人数与煤矿事故总死亡人数之比随时间波动上涨。煤与瓦斯突出矿井的空间分布总体呈南多北少的特点。研究结果为中国煤与瓦斯突出事故防治提供参考。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出矿井 突出事故 灾害防治 时空分布
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高电压无钴阴极的电解液设计
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作者 史利涛 范超君 徐三善 《广州化工》 CAS 2024年第21期29-31,35,共4页
尖晶石型镍锰酸锂(LNMO)可以显著提高锂离子电池的能量密度,但开发与之相匹配的电解液是推动LNMO电池应用的的关键。本文采用以氟代溶剂取代传统电解液中的碳酸酯溶剂的方法,显著地提高了电解液的耐氧化能力。测定氟代溶剂对LNMO|石墨... 尖晶石型镍锰酸锂(LNMO)可以显著提高锂离子电池的能量密度,但开发与之相匹配的电解液是推动LNMO电池应用的的关键。本文采用以氟代溶剂取代传统电解液中的碳酸酯溶剂的方法,显著地提高了电解液的耐氧化能力。测定氟代溶剂对LNMO|石墨电池性能影响的结果表明,使用氟代碳酸乙烯酯(FEC)+甲基三氟乙基碳酸酯(FEMC)的溶剂组合后,可以显著提高电池的性能。以4.85 V为充电截止电压,25℃温度条件下,使用该溶剂电池经过1 240循环后,容量保持率分别从0%提升至78.42;45℃温度下,300次循环后,容量保持率分别从0%提升至78.56%。这些结果表明,全氟代溶剂组合可显著提高镍锰酸锂体系电池性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 电解液 镍锰酸锂 氟代碳酸乙烯酯 甲基三氟乙基碳酸酯
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硼酸三乙酯添加剂改善LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)(NCM613)|石墨@SiO电池宽温域性能
8
作者 王文炼 范超君 张航 《广州化工》 CAS 2024年第21期47-50,共4页
硅基材料可用于制备高比容量锂离子电池负极,但其在高电压和高温环境下易发生副反应,而通过在电解液中加入功能添加剂,则可有效缓解上述问题。本文通过在电解液中引入硼酸三乙酯(TEB),结果表明可有效改善4.4 V LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.... 硅基材料可用于制备高比容量锂离子电池负极,但其在高电压和高温环境下易发生副反应,而通过在电解液中加入功能添加剂,则可有效缓解上述问题。本文通过在电解液中引入硼酸三乙酯(TEB),结果表明可有效改善4.4 V LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)|石墨@SiO软包电池的问题。与无添加剂电解液电池相比,TEB有效抑制了高温存储产气(产气量减少67.1%)和提高循环性能(25℃,从62.33%提升至90.78%)电池的低温放电容量保持率也提升了2.4%(0.5 C)和8.5%(1 C)。由于TEB加入后,可显著提升高电压LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)|石墨@SiO软包电池的宽温域工作能力,表明它是一种具有使用价值的电解液功能添加剂。 展开更多
关键词 硼酸三乙酯 锂离子电池 高电压 LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3) 石墨@SiO
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考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型 被引量:16
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作者 李胜 张浩浩 +3 位作者 范超军 毕慧杰 杨振华 陶梅 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期114-119,共6页
为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯(甲烷)运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层... 为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯(甲烷)运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型;数值模拟地面瓦斯抽采过程,分析煤层瓦斯运移规律和基质渗流作用对瓦斯抽采的影响。研究表明:基质瓦斯和裂隙瓦斯的压力均随时间的增加而降低,两者差值先增大后减小;在模拟工况下,单位时间内基质瓦斯渗流量仅占流入裂隙瓦斯量的0.5%。基质渗流对瓦斯抽采的产能及储层压力有影响;考虑基质瓦斯渗流的双孔隙双渗透率模型预测的产气速率和储层压力下降幅度均小于双孔隙单渗透率模型。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 基质瓦斯渗流 双渗透率 数值模拟
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PMMA基凝胶聚合物电解质在石墨/LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)电池中的研究
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作者 程鹏飞 范超君 +2 位作者 刘倩彤 范伟贞 史利涛 《电池工业》 CAS 2024年第3期150-156,共7页
凝胶聚合物电解质(GPE)是当前最具商业化应用前景之一的准固态电解质,可以缓解甚至解决锂离子电池存在的漏液、挥发、燃烧等潜在安全问题。本文通过高温原位固化技术制备了一种以甲基丙烯酸甲酯为单体、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂... 凝胶聚合物电解质(GPE)是当前最具商业化应用前景之一的准固态电解质,可以缓解甚至解决锂离子电池存在的漏液、挥发、燃烧等潜在安全问题。本文通过高温原位固化技术制备了一种以甲基丙烯酸甲酯为单体、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、双(氟磺酰)亚胺锂为导电盐、碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯混合溶剂为增塑剂的GPE。通过热重分析对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基GPE的热力学性质进行了表征,采用计时安培法和电子扫描显微镜研究了PMMA基GPE对Al集流体的稳定性。研究结果表明,PMMA基GPE在室温拥有较高的电导率,达到6.61 mS/cm,同时可以将碳酸酯电解液的挥发温度由100.3℃提高至138.1℃。PMMA基GPE在高电位下对Al箔显示出良好的稳定性,4.3 V vs.Li/Li+以下不会发生铝箔腐蚀,而且在商用石墨/LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)软包电池中展现出良好的循环稳定性和容量保持能力,循环1000次后容量保持率为93.4%。 展开更多
关键词 凝胶聚合物电解质 甲基丙烯酸甲酯 双(氟磺酰)亚胺锂 原位固化
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双(氟磺酰)亚胺锂对LiPF_(6)电解液热稳定性的影响及作用机制
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作者 程鹏飞 范超君 +1 位作者 范伟贞 史利涛 《广州化工》 CAS 2024年第22期99-103,共5页
六氟磷酸锂(LiPF_(6))是商业化锂离子电池电解液的主导电盐,但LiPF_(6)电解液热稳定性差的问题严重制约了耐高温电池技术的发展。LiPF_(6)电解液中存在的微量氟化氢(HF)和质子性杂质是导致电解液分解的关键因素。通过在LiPF_(6)电解液... 六氟磷酸锂(LiPF_(6))是商业化锂离子电池电解液的主导电盐,但LiPF_(6)电解液热稳定性差的问题严重制约了耐高温电池技术的发展。LiPF_(6)电解液中存在的微量氟化氢(HF)和质子性杂质是导致电解液分解的关键因素。通过在LiPF_(6)电解液中引入双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI),使用核磁共振技术(NMR)探究了在高温存储过程中LiFSI对LiPF_(6)电解液化学分解行为的影响。研究结果表明,高温85℃分别存储14、30、180 d后,在含LiFSI的电解液中只检测到极微量的LiPF_(6)分解产物,未分解的LiPF_6的摩尔百分含量高达99.1%、99%、99%。LiFSI可以清除电解液中残留的HF杂质,从而抑制LiPF_(6)的分解,最终显著改善LiPF_(6)电解液的高温稳定性。通过对含LiFSI的电解液进行加水存储实验进一步验证了LiFSI可以有效清除HF并抑制LiPF_(6)分解的能力。 展开更多
关键词 LiPF_(6) 双(氟磺酰)亚胺锂 氟化氢 热稳定性
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锂电池的电解液浸润性评测研究
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作者 丰杏 范超君 +1 位作者 范伟贞 史利涛 《广州化工》 CAS 2024年第19期73-75,104,共4页
良好的电解液浸润性对于提高锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命具有关键作用。通过深入探讨了锂电池电解液浸润性的多种研究方法,重点聚焦于电芯吸液法。通过电芯吸液法直接测量锂电池对电解液的吸收量,我们能够直观且准确地评估电... 良好的电解液浸润性对于提高锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命具有关键作用。通过深入探讨了锂电池电解液浸润性的多种研究方法,重点聚焦于电芯吸液法。通过电芯吸液法直接测量锂电池对电解液的吸收量,我们能够直观且准确地评估电解液的浸润效果。此方法不仅操作简便、成本低廉,而且广泛适用于各类锂电池电芯,对于优化电解液配方、提升电池性能具有重要意义。因此,本文提出的方法为锂电池电解液浸润性的研究和优化提供了有力支持。 展开更多
关键词 锂离子电池 电解液浸润性 评测方法 电芯吸液法
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煤层渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响 被引量:15
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作者 范超军 李胜 +3 位作者 兰天伟 杨振华 罗明坤 陶梅 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期132-137,共6页
为揭示渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响,假设煤层是一种孔隙-裂隙结构的弹性连续介质,构建各向异性渗透率方程;基于多物理场耦合理论,建立考虑气-水两相流的煤层流固耦合模型,结合试验测得的煤层不同方向上的渗透率,模拟确定煤层瓦... 为揭示渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响,假设煤层是一种孔隙-裂隙结构的弹性连续介质,构建各向异性渗透率方程;基于多物理场耦合理论,建立考虑气-水两相流的煤层流固耦合模型,结合试验测得的煤层不同方向上的渗透率,模拟确定煤层瓦斯抽采的合理钻孔间距和钻孔布置方向。结果表明:由于渗透率各向异性,在钻孔附近形成椭圆形的压降区域,该区域向煤层边界扩展,逐渐变为鼓形;在模拟工况下,抽采120天内达标的合理钻孔间距应为2.346~2.598 m;钻孔与最大渗透率方向的夹角越大,瓦斯抽采量越大,钻孔布置方向与煤层最大渗透率方向应保持较大夹角。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 煤层渗透率 各向异性 流固耦合模型 有效半径 钻孔方向
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CH_4与N_2,CO_2间竞争吸附关系的核磁共振实验研究 被引量:15
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作者 罗明坤 李胜 +2 位作者 荣海 范超军 杨振华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期490-497,共8页
利用核磁共振(NMR)技术测试了CH_4与CO_2,N_2在煤样中相互作用过程的NMR信号,并通过T_2谱形态和谱面积对各气体间相互作用的整个过程进行了描述和分析。测试结果表明:CH_4在煤中吸附过程的T_2谱呈双峰结构,弛豫时间较小的为吸附峰,另一... 利用核磁共振(NMR)技术测试了CH_4与CO_2,N_2在煤样中相互作用过程的NMR信号,并通过T_2谱形态和谱面积对各气体间相互作用的整个过程进行了描述和分析。测试结果表明:CH_4在煤中吸附过程的T_2谱呈双峰结构,弛豫时间较小的为吸附峰,另一个为游离峰。随着吸附时间和注入压力的增加,吸附总量逐渐增加,但吸附速率逐渐降低。强吸附性气体能置换煤中已吸附的弱吸附性气体,反之效果不明显;置换过程中,大孔隙内的气体比小孔隙内的更容易置换。将弱吸附性气体注入已吸附强吸附性气体的煤中,一定程度上能促使原气体由吸附态向游离态转化;同时,少量的弱吸附性气体也能被吸附,气压越大越明显。NMR测试结果直观反映了CH_4与各气体间的相互作用关系。 展开更多
关键词 核磁共振 吸附解吸 置换作用 增产措施
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低渗煤层注CO2增抽瓦斯数值模拟与应用 被引量:9
15
作者 白刚 周西华 +2 位作者 魏士平 范超军 李雪明 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期77-84,共8页
针对低渗透性煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低等问题,基于CO2-CH4多组分气体竞争吸附作用,开展了注CO2提高煤层瓦斯抽采率数值模拟与试验研究。首先,建立了考虑气水两相流与Klinkenberg效应的煤层注CO2促抽瓦斯流固耦合模型,利用COMSOL... 针对低渗透性煤层瓦斯抽采难度大、抽采效率低等问题,基于CO2-CH4多组分气体竞争吸附作用,开展了注CO2提高煤层瓦斯抽采率数值模拟与试验研究。首先,建立了考虑气水两相流与Klinkenberg效应的煤层注CO2促抽瓦斯流固耦合模型,利用COMSOL软件进行了煤层注CO2后煤层瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯抽采率等参数变化规律,并应用于工程试验。结果表明:构建的气水两相流瓦斯抽采流固耦合数学模型可靠、合理;注入CO2抽采煤层气瓦斯压力、瓦斯含量均比未注入CO2抽采下降速率快;现场试验后,注气抽采条件下瓦斯抽采浓度平均值是未注气条件下的2.02倍,瓦斯抽采纯量是后者的3倍。煤层注入CO2气体后,瓦斯抽采量增加,显著促进了煤层瓦斯抽采。 展开更多
关键词 低渗透性煤层 煤层注CO2气体 气–水两相流 流–固耦合模型 产气率
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煤岩渗透率各向异性模型及瓦斯抽采模拟研究 被引量:9
16
作者 张浩浩 李胜 +3 位作者 范超军 王箫鹤 郭云峰 陶梅 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期109-115,共7页
为进一步明晰煤岩渗透率演化特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响,基于已有的基质瓦斯渗流流固耦合模型,考虑煤岩渗透率的各向异性特征,建立煤岩渗透率各向异性耦合模型;运用COMSOL Multiphysics软件,分析煤岩渗透率各向异性特征和基质... 为进一步明晰煤岩渗透率演化特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响,基于已有的基质瓦斯渗流流固耦合模型,考虑煤岩渗透率的各向异性特征,建立煤岩渗透率各向异性耦合模型;运用COMSOL Multiphysics软件,分析煤岩渗透率各向异性特征和基质瓦斯渗流对瓦斯抽采的影响。研究结果表明:随着渗透率各向异性系数的增大,基质与裂隙渗透率比例系数降低,瓦斯抽采效果明显降低;基质瓦斯渗流量比重最大值随各向异性系数的增大而增大,但在抽采中后期渗流量比重逐渐趋于稳定,且稳定在0. 1%左右;基质瓦斯渗流项在瓦斯抽采中某一特定阶段有促进作用。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 渗透率各向异性 流固耦合 基质瓦斯渗流 渗透率演化特征
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冲击载荷作用下煤岩孔隙演化特征试验研究 被引量:14
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作者 李胜 王箫鹤 +3 位作者 范超军 张浩浩 刘铮 殷坤 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期91-97,共7页
为研究冲击载荷作用下煤岩的孔隙与裂隙演化特征,以贵州马场矿的突出煤岩为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统、核磁共振(NMR)试验系统和扫描电镜(SEM)试验系统对不同冲击载荷作用下的煤岩孔隙与裂隙的演化特征进行试验研... 为研究冲击载荷作用下煤岩的孔隙与裂隙演化特征,以贵州马场矿的突出煤岩为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统、核磁共振(NMR)试验系统和扫描电镜(SEM)试验系统对不同冲击载荷作用下的煤岩孔隙与裂隙的演化特征进行试验研究,分析煤岩在冲击载荷的作用下的孔隙、裂隙的演化规律与煤岩冲击对煤与瓦斯突出的影响。研究表明:随着冲击气压的增加,煤岩的微小孔峰值信号量与孔径占比先增大后减小,孔隙与裂隙的连通性增强,中大孔峰值孔径占比先减小后增大;马场矿煤样微小孔的孔喉分布占总孔喉的38.85%~56.14%,中大孔的孔喉分布占总孔喉的43.86%~61.15%;在冲击载荷作用下,煤体中孔隙与裂隙演化是以孔隙扩展、裂隙扩张与延伸和次生裂隙的产生等形式进行的,冲击载荷增强了孔隙与裂隙的连通性,瓦斯的吸附/解吸平衡被打破,瓦斯压力升高,煤体中产生了应力集中和能量积聚,使得煤与瓦斯突出发生的可能大大增加。 展开更多
关键词 冲击载荷 孔隙结构 突出煤岩 核磁共振(NMR) 孔喉分布
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2012—2021年我国煤矿安全事故统计与规律分析 被引量:25
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作者 范超军 王一琦 +2 位作者 杨雷 徐森田 邱福成 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2023年第4期182-188,共7页
基于煤矿安全网公布的2012—2021年间我国煤矿事故数据,从事故等级和类型、事故发生时间和地区4个方面进行统计并综合分析,揭示我国煤矿事故的规律,为煤矿的安全生产提供参考。分析结果表明:2012—2021年我国煤矿安全态势持续向好发展,... 基于煤矿安全网公布的2012—2021年间我国煤矿事故数据,从事故等级和类型、事故发生时间和地区4个方面进行统计并综合分析,揭示我国煤矿事故的规律,为煤矿的安全生产提供参考。分析结果表明:2012—2021年我国煤矿安全态势持续向好发展,较大及以上事故的防治成效显著,但一般事故多发且数量呈现波动上升趋势,因此煤矿事故总数量呈现波浪式上升趋势;煤矿事故造成的死亡人数呈现波浪式下降趋势。事故数量和死亡人数均表现出季节性和时间性差异。各省份煤矿安全生产情况也存在明显区域性差异。一般事故大部分为顶板、机电、运输和其他事故;较大和重大事故中瓦斯事故占比接近一半,其次是顶板和水害事故;特大事故全是瓦斯事故。瓦斯和顶板事故是煤矿安全防治的重点。研究结果可为煤矿事故防范提供一定的参考。 展开更多
关键词 煤矿安全 煤矿事故 统计分析 地区差异 事故规律
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非均质岩石损伤效应下沿空留巷煤柱宽度研究 被引量:6
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作者 解振华 马添虎 +4 位作者 范张磊 范超军 刘虎生 胡江 李云飞 《工矿自动化》 北大核心 2021年第8期56-62,共7页
目前对沿空留巷煤柱宽度留设的研究集中在煤柱强度、煤柱载荷与煤柱稳定性方面,很少考虑岩石非均质性及损伤效应对煤柱留设宽度的影响。以乌兰木伦煤矿四盘区12煤沿空留巷为工程背景,在考虑岩石非均质性-损伤效应基础上,综合运用理论分... 目前对沿空留巷煤柱宽度留设的研究集中在煤柱强度、煤柱载荷与煤柱稳定性方面,很少考虑岩石非均质性及损伤效应对煤柱留设宽度的影响。以乌兰木伦煤矿四盘区12煤沿空留巷为工程背景,在考虑岩石非均质性-损伤效应基础上,综合运用理论分析、数值计算、现场实测等方法,研究了煤柱留设宽度。研究结果表明:岩石非均质性-损伤效应模型可较好地反映岩石破裂特征,即在弹性阶段仅有少量颗粒发生破坏,在塑性阶段裂隙开始发育并出现贯通现象,在破坏阶段形成沿对角线方向的宏观剪切裂纹;随着煤柱宽度增大,巷道整体变形量先减小后增大,在煤柱宽度为6 m时发生突变,煤柱周围损伤区域范围及损伤程度不断减小;采动侧巷帮变形量大于非采动侧,但随煤柱宽度改变的变化量较非采动侧小,采空区侧围岩损伤分布大于实体煤侧;根据理论分析、数值计算确定沿空留巷煤柱宽度为5 m并应用于工程现场,工作面前方巷道整体变形量不大,工作面后方60 m后顶板覆岩移动变形基本稳定,验证了沿空留巷煤柱宽度留设的合理性。 展开更多
关键词 沿空留巷 煤柱宽度 围岩控制 围岩稳定性 岩石非均质性 损伤效应 单轴压缩实验
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酚酞聚芳醚砜/灌流硅胶微球复合材料的耐热性能研究 被引量:2
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作者 屈舒 范超君 +1 位作者 郑华明 郭庆中 《化工时刊》 CAS 2019年第4期1-4,共4页
利用热重分析仪对PES-C/PSM复合材料的耐热性能进行分析,并以Kissinger法研究其热分解动力学,计算热分解表观活化能Ea。结果表明,在空气氛下复合材料的热分解温度随PSM含量的增大而升高,且当PSM的含量提高至1.0%,复合材料的热分解结束... 利用热重分析仪对PES-C/PSM复合材料的耐热性能进行分析,并以Kissinger法研究其热分解动力学,计算热分解表观活化能Ea。结果表明,在空气氛下复合材料的热分解温度随PSM含量的增大而升高,且当PSM的含量提高至1.0%,复合材料的热分解结束温度提高了41.29℃。复合材料的表观热降解活化能随PSM含量的增加而增大,与纯PES-C(Ea_(PES-C)=241 kJ/mol)相比,当PSM含量为1.0%时,PES-C/PSM复合材料的活化能为264.76 kJ/mol,较纯PES-C提高了9.86%。 展开更多
关键词 酚酞聚芳醚砜 灌流硅胶微球 复合材料 热性能
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