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煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警技术与装备
1
作者 李忠辉 王恩元 +6 位作者 刘晓斐 欧建春 赵恩来 李楠 李保林 张超林 刘承飞 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期214-229,共16页
突出动力灾害仍是我国煤矿深部开采的主要灾害之一,随着开采深度及强度的不断增加,其影响因素及耦合关系日趋复杂,在高地应力、瓦斯压力及含量等共同作用下,灾害危险性显著增强,严重制约煤矿安全高效生产。准确、可靠的监测预警技术与... 突出动力灾害仍是我国煤矿深部开采的主要灾害之一,随着开采深度及强度的不断增加,其影响因素及耦合关系日趋复杂,在高地应力、瓦斯压力及含量等共同作用下,灾害危险性显著增强,严重制约煤矿安全高效生产。准确、可靠的监测预警技术与装备已成为深部突出动力灾害监测防控的迫切需求。研究了煤岩受载破坏声电效应理论及突出灾害声电瓦斯监测预警原理,明确了突出演化过程中煤体声电瓦斯信号的响应特征,研制了煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警装备及系统,制定了掘进和回采工作面声电瓦斯分布式监测方法,进一步分析了煤矿突出动力灾害发生过程声电瓦斯响应前兆和其他扰动信号的时域-频域变化规律及其复杂演化特性,建立了突出危险声电前兆智能识别方法,基于此构建了煤矿突出动力灾害声电瓦斯监测预警技术体系,形成了煤矿突出动力灾害声电瓦斯综合智能分级预警方法,开发了煤矿突出动力灾害监测预警信息实时共享云平台,并选取现场典型案例对煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警方法进行了应用验证;通过装备布设、数据集成及声电瓦斯特征挖掘与耦合关系综合判识,实现了突出动力灾害的智能精准识别及预警,为煤矿突出动力灾害的防控与应用推广提供理论及技术支撑。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 监测预警 声发射 电磁辐射 瓦斯体积分数
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大尺寸真三轴煤岩复合体水力压裂模拟实验的教学实践
2
作者 李波 王凯 +1 位作者 魏建平 张飞燕 《实验室研究与探索》 北大核心 2026年第2期160-165,188,共7页
水力压裂作为煤岩增透技术,已成功应用于煤层气开发,其通过建立水力缝网为瓦斯迁移提供通道,实现增透效果。为帮助学生更直观地认识煤岩体中裂缝的扩展过程,研究构建了基于真三轴物理模拟实验的教学创新体系。以煤-岩复合体为实验对象,... 水力压裂作为煤岩增透技术,已成功应用于煤层气开发,其通过建立水力缝网为瓦斯迁移提供通道,实现增透效果。为帮助学生更直观地认识煤岩体中裂缝的扩展过程,研究构建了基于真三轴物理模拟实验的教学创新体系。以煤-岩复合体为实验对象,依托自主研发的真三轴煤岩体水力压裂渗流试验系统,开展水力压裂模拟试验。通过在压裂液中添加示踪剂,并结合声发射装置监测煤岩体破裂源,系统研究裂缝起裂、扩展与贯通规律,以揭示岩体裂隙扩展机理。该实验体系通过理论与物理实验的深度融合,形成“理论—实验”全链条教学范式,旨在培养学生的专业技能、创新思维及解决实际工程问题的能力,不仅实现了教学内容与行业前沿技术的同步,也为行业培养高素质专业人才提供了支撑。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝扩展 真三轴 声发射监测 实验教学
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煤与瓦斯突出智能双重预防机制研究进展与展望
3
作者 李爽 翟成 +2 位作者 鹿乘 徐宁可 秦延霆 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期192-213,共22页
矿山智能化建设推动煤矿灾害防控向智能化发展,深部开采条件下煤与瓦斯突出灾害防控成为亟需解决的关键难题。然而,现有煤与瓦斯突出防控体系存在体系完整性不足、防控链条断裂和智能化水平有限等问题,难以实现风险的超前精准防控。旨... 矿山智能化建设推动煤矿灾害防控向智能化发展,深部开采条件下煤与瓦斯突出灾害防控成为亟需解决的关键难题。然而,现有煤与瓦斯突出防控体系存在体系完整性不足、防控链条断裂和智能化水平有限等问题,难以实现风险的超前精准防控。旨在构建煤与瓦斯突出智能双重预防机制的理论框架,厘清其研究边界,系统梳理其研究进展,提出研究展望,为构建煤与瓦斯突出智能防控体系提供理论支撑。基于双重预防机制理论,以煤与瓦斯突出灾害作为研究对象,采用文献分析与体系归纳相结合的方法,从风险识别、评估、预测、预警与管控5个环节出发,对煤与瓦斯突出智能双重预防机制进行了系统梳理与总结,归纳了现有研究的现状、贡献和问题,并提出了未来研究重点与方向。结果表明:煤与瓦斯突出智能双重预防机制涵盖风险识别、评估、预测、预警和管控以及隐患分类分级、排查、治理与验收环节,形成了灾害防控的系统框架。在研究贡献方面,智能识别实现了非结构化数据的自动提取与多因素耦合分析,智能评估构建了多属性决策与机器学习双轮驱动范式,智能预测推动了从单点感知向多源融合的演进,智能预警建立了“实时评估—超前预测—前兆监测”3层体系,智能管控推动了系统集成、协同智能和闭环管控发展。在研究问题方面,当前智能识别体系尚不成熟,智能评估模型碎片化且泛化能力不足,智能预测存在数据融合浅层与实时部署难题,智能预警系统性探索不足,智能管控闭环效能受限,导致全链条防控协同性较弱。未来研究应构建煤与瓦斯突出智能双重预防体系,深化识别中的多源数据融合、指标定性-定量转化和统一实时与周期风险,发展评估中的多层级融合框架与小样本、迁移学习等方法,突破预测中的机理-数据融合与模型部署难题,完善预警中的动态预警规则、多设备联动与管控响应机制,建立管控的自适应、协同智能与闭环机制,最终实现煤与瓦斯突出灾害的全链条闭环智能防控。 展开更多
关键词 智能双重预防机制 煤与瓦斯突出 风险识别 风险评估 风险预测 风险预警 风险管控
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典型有限空间作业场所毒害气体防控进展与展望
4
作者 蒋仲安 杨向东 +1 位作者 王伊可 陈雅 《金属矿山》 北大核心 2026年第2期1-13,共13页
有限空间作业场所内存在的毒害气体对工作人员的身心健康造成了显著影响。为有效遏制毒害气体危害,降低职业健康风险,保障工作人员的生命安全,立足有限空间安全作业需求,详细分析了有限空间内毒害气体的主要类型及危害,从通风排毒、气... 有限空间作业场所内存在的毒害气体对工作人员的身心健康造成了显著影响。为有效遏制毒害气体危害,降低职业健康风险,保障工作人员的生命安全,立足有限空间安全作业需求,详细分析了有限空间内毒害气体的主要类型及危害,从通风排毒、气体消纳、膜分离及个体防护4个方面,总结了当前有限空间毒害气体防控技术发展现状,分别围绕食品加工业、造纸业、农场设施、皮革制造业4个典型行业有限空间作业场所毒害气体防控进展进行了阐述,并总结了相应的毒害气体防控措施。结果表明:(1)硫化氢、二氧化碳、甲烷和一氧化碳是有限空间作业场所中常见的毒害气体,因理化特性不同,其在有限空间内的分布存在差异;毒害气体积聚导致氧气浓度下降,对工人健康构成严重威胁。(2)有限空间作业场所毒害气体防治技术手段中,通风排毒、毒害气体消纳、膜分离以及个人防护技术是当前有限空间毒害气体治理的主要方法,在实际应用中往往存在防治效率低下、单一技术控制效果受限的问题。(3)食品加工、造纸、农场设施及皮革制造等行业,因其生产环境和工艺特性各异,导致毒害气体种类及浓度分布存在显著差异;在上述典型有限空间作业场所,中毒、窒息等安全风险不容忽视,且不同场所的典型作业及其治理技术亦有所区别。在此基础上,系统深入剖析了当前有限空间作业场所毒害气体防治技术存在的不足,主要体现在毒害气体特性及作用机理认识不足、毒害气体防控技术效果受限、毒害气体防控设备智能化水平较低等不足。“十五五”乃至更长一段时期该领域研究应聚焦于:(1)深化有限空间毒害气体运移及防控理论研究;(2)持续攻关有限空间有毒气体高效防控关键技术;(3)研发集成化、自动化和智能化的毒害气体防控设备;(4)开展典型有限空间毒害气体防控设备工程应用示范。 展开更多
关键词 有限空间 毒害气体 通风排毒 气体消纳 膜分离 个体防护
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液态CO_(2)相变气爆爆破孔爆能分布特征
5
作者 赵宝友 季廷秀 孙建宁 《振动与冲击》 北大核心 2026年第3期271-281,共11页
液态CO_(2)致裂器喷射到爆破孔中的CO_(2)是其致裂煤岩体的唯一能量源,爆破孔爆能即CO_(2)的冲击压力分布特征对煤岩体致裂效果与机理的研究具有重要意义。采用自主研发的气爆爆能测试系统开展了现场原型致裂器气爆爆破孔爆能测试的试... 液态CO_(2)致裂器喷射到爆破孔中的CO_(2)是其致裂煤岩体的唯一能量源,爆破孔爆能即CO_(2)的冲击压力分布特征对煤岩体致裂效果与机理的研究具有重要意义。采用自主研发的气爆爆能测试系统开展了现场原型致裂器气爆爆破孔爆能测试的试验研究,考虑CO_(2)等熵流动,建立了液态CO_(2)相变气爆形成的超临界CO_(2)射流模型,并结合试验结果系统分析了气爆爆破孔爆能分布特征及其成因。结果表明:受到爆破孔限制,超临界CO_(2)射流流体产生连续脉冲式的冲击波,远离致裂器喷气口的爆能时程呈现多次间隔性瞬间升高和降低且显著非对称的倒“V”字型;宏观上爆压时程呈现快速升高和降低的三角形脉冲形式,且最高爆能分布于致裂器喷气口附近,爆压峰值可达230.000 MPa,其峰前升压和峰后降压速率均显著大于爆破孔其余位置的爆能时程特征;渗失孔即爆生裂隙周围的冲击压力还具有梯形脉冲特征,气爆爆能主要聚集在爆生裂隙周围,越靠近爆生裂隙爆能越高,爆生裂缝周围冲击压力为79.160~84.970 MPa,其中20.000 MPa以上的高压持时可维持220.000 ms左右,即液态CO_(2)相变气爆属于典型的长持时中频动载。基于试验所获得的爆能分布规律,对当前气爆工艺进行改进,提出了超临界CO_(2)点式射流冲击气爆致裂新方法。研究成果可为液态CO_(2)致裂器气爆的现场应用和理论研究提供参考。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 气爆 爆能 爆破孔 冲击波 等熵流
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煤层透气性系数测定方法研究进展
6
作者 陈学习 马静怡 +4 位作者 胡嘉英 韩沛学 毕瑞卿 孙际宏 刘子健 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期230-241,共12页
煤层透气性系数是评价瓦斯抽采难易程度、保护层卸压增透效果、煤与瓦斯突出危险性大小的重要指标。简要回顾了煤层透气性系数测定方法的发展历程,重点讨论了实验室法、径向流量法、瓦斯压力恢复曲线法及注气法的研究进展及各自特点。... 煤层透气性系数是评价瓦斯抽采难易程度、保护层卸压增透效果、煤与瓦斯突出危险性大小的重要指标。简要回顾了煤层透气性系数测定方法的发展历程,重点讨论了实验室法、径向流量法、瓦斯压力恢复曲线法及注气法的研究进展及各自特点。分析结果表明:实验室法具有操作简单、成本低等优点,但难以构建与井下完全一致的模拟环境,未来可作为现场测定的重要辅助手段;径向流量法虽在现场应用比较广泛,但存在计算步骤繁琐、取值不连续等问题,诸多学者虽提出多种优化策略,却尚未建立统一计算标准;瓦斯压力恢复曲线法具有原位测试性强、数据解析直观等特点,但受封孔质量和测压精度影响较大,难以准确拾取中期径向流斜率段;注气法在复杂渗流煤层中展现出良好潜力,为各向异性透气性测定提供可行思路,但现场测定过程复杂,现场测试精度与数据稳定性受限。未来煤层透气性系数测定方法应重点从构建多场耦合与多尺度统一的理论模型、统一径向流量法行业标准与计算规范、提升压力恢复曲线识别与分析精度、优化注气介质选择与测点布局、提升现场监测精度与自动化水平等几个方面深化研究。 展开更多
关键词 煤层透气性系数 径向流量法 瓦斯压力恢复曲线 注气法 研究进展
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CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律研究
7
作者 董国伟 牛润杰 雷红艳 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期249-262,共14页
为探究CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律,以CO_(2)突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法,系统研究了CO_(2)的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH4/CO_(2)混合气... 为探究CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律,以CO_(2)突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法,系统研究了CO_(2)的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH4/CO_(2)混合气体的等温吸附试验,分析了突出煤体中CO_(2)的适用吸附模型;通过3种压力下的CO_(2)动力效应模拟试验,揭示了CO_(2)突出后的致灾规律。研究结果表明:Langmuir模型不适用于描述CO_(2)在煤体中的吸附行为,基于微孔填充理论的D-A模型对CO_(2)吸附的拟合效果最优;当CO_(2)摩尔分数增加时,考虑表面非均质性的扩展L-F模型能更好地预测混合气体吸附量变化趋势。CO_(2)突出的临界压力为0.542 MPa,其压力随时间的变化关系可由幂函数P=a·ti描述。突出后两相流以悬浮流、栓流、沙丘流及分层流等不稳定流动形式在巷道中传播,相对突出强度与瓦斯压力呈正相关;主巷道内煤粉质量分布呈现“中部高、两端低”的特征,回风巷的突出煤粉质量大于进风巷。瓦斯内能是突出发生的主要能量来源,包括吸附瓦斯解吸内能与游离瓦斯内能,其中CO_(2)吸附瓦斯体积采用D-A模型计算;大部分瓦斯内能用于煤体破碎,且瓦斯压力越大,煤体破碎程度越高,仅少部分能量用于煤体的抛出。这些研究成果进一步丰富了CO_(2)突出灾害防治的基础理论,为CO_(2)突出灾害防控提供科学指导。 展开更多
关键词 CO_(2)突出煤体 吸附特性 突出实验 致灾规律
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矿井瓦斯“探-抽-调-采-用”全流程智能防治与利用体系构建
8
作者 赵鹏翔 张艺波 +5 位作者 李树刚 卓日升 金士魁 刘元嘉 金欢 常泽晨 《智能矿山》 2026年第1期117-123,共7页
在智慧矿山与“双碳”目标双重驱动下,煤矿瓦斯治理正由被动防控向精准化、智能化、资源化方向演进。笔者系统构建了涵盖瓦斯赋存精准探测、智能抽采、动态调控、数据平台与梯级利用的全流程综合治理体系,通过集成多源传感、数字孪生与... 在智慧矿山与“双碳”目标双重驱动下,煤矿瓦斯治理正由被动防控向精准化、智能化、资源化方向演进。笔者系统构建了涵盖瓦斯赋存精准探测、智能抽采、动态调控、数据平台与梯级利用的全流程综合治理体系,通过集成多源传感、数字孪生与人工智能技术,突破传统治理中“探测、抽采、利用”环节割裂的瓶颈,提升了从地质透明化到瓦斯利用各个治理环节的联系。研究成果为深部高瓦斯矿井的安全高效开采与瓦斯资源清洁利用提供了系统化解决方案,对推动煤炭行业绿色转型与能源安全保障具有重要理论与实践意义。 展开更多
关键词 动态调控 数据平台 智能抽采 全流程智能防治
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表面活性剂增强煤尘润湿性的宏观效应与微观机理
9
作者 李志强 甘建 孙斌 《当代化工研究》 2026年第2期100-102,共3页
针对煤层注水中煤尘润湿性不足的问题,通过宏观实验与分子模拟相结合的方法,研究了十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)对煤体润湿性的增强机理。接触角实验表明,SDS溶液可将煤表面接触角从65.8°显著降至36.6°,并在... 针对煤层注水中煤尘润湿性不足的问题,通过宏观实验与分子模拟相结合的方法,研究了十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)对煤体润湿性的增强机理。接触角实验表明,SDS溶液可将煤表面接触角从65.8°显著降至36.6°,并在润湿初期实现快速铺展。分子动力学模拟显示,SDS体系接触角降幅(31.2°)远大于纯水体系(16.0°),与宏观结果一致。量子化学计算进一步揭示,SDS分子具有较窄的HOMO-LUMO能隙和明显的静电势不对称性,使其头基与煤表面含氧官能团产生强静电作用,从而优先吸附于煤-水界面。研究从多尺度阐明了SDS通过快速界面吸附、降低界面能及增强电子相互作用协同提升煤体润湿性的机制,为抑尘剂设计提供了新思路。 展开更多
关键词 煤层注水 接触角 分子动力学模拟
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留巷破坏对采空区瓦斯运移影响及定向长钻孔协同治理
10
作者 安丰华 丁远东 +4 位作者 王兆丰 李乾荣 田兴润 王立国 陈向军 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期221-233,共13页
沿空留巷技术在井下应用日益普遍,但目前针对沿空留巷工作面形成的连续采空区瓦斯问题研究较少,为此采用相似模拟试验、数值分析与工程实践相结合的方法,开展采空区留巷墙体破坏风险、留巷破坏对新老采空区演化及瓦斯运移影响的研究。... 沿空留巷技术在井下应用日益普遍,但目前针对沿空留巷工作面形成的连续采空区瓦斯问题研究较少,为此采用相似模拟试验、数值分析与工程实践相结合的方法,开展采空区留巷墙体破坏风险、留巷破坏对新老采空区演化及瓦斯运移影响的研究。结果表明:随着相邻工作面推进长度增加,充填体长期稳定性安全系数持续下降,当3202工作面开采至350 m时,新老采空区形成二次见方,留巷墙体发生破坏;工作面间留巷墙体破坏后,留巷左右100 m范围内上部倒梯形岩层开始下沉,导致采空区更大破坏及新老采空区沟通,形成更大的梯形破坏区域;新老采空区连通后,老采空区瓦斯向新采空区运移,造成工作面瓦斯体积分数升高。为消除工作面瓦斯超限风险,设计并考察跨工作面定向长钻孔抽采新老采空区瓦斯的试验。结果表明:跨工作面长钻孔具备取代常规走向高位钻孔抽采正回采工作面采空区瓦斯的能力,且抽采周期更长;抽采期间老采空区插管内瓦斯体积分数呈持续下降趋势,降幅可达35.7%,验证了老采空区瓦斯抽采的有效性。通过建立新老采空区瓦斯协同抽采技术,解决工作面瓦斯超限问题,保障工作面顺利回采,为连续沿空留巷工作面采空区瓦斯治理提供新的技术途径。 展开更多
关键词 定向长钻孔 沿空留巷 采空区瓦斯 跨工作面 协同抽采
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水中高压电脉冲致裂煤体应力波叠加效应研究
11
作者 孙威 赵金昌 +3 位作者 常乐 刘正和 牛少卿 赵胤翔 《中国矿业》 北大核心 2026年第1期190-197,共8页
为提高低渗透性煤层中煤层气的抽采效率,常采用致裂增透的方式,其中,水中高压电脉冲致裂作为新型致裂方式,取得了较以往更为突出的效果。本文着重探究水中高压电脉冲致裂煤体时,应力波经过含不同填充介质,以及不同倾角原生裂纹时的叠加... 为提高低渗透性煤层中煤层气的抽采效率,常采用致裂增透的方式,其中,水中高压电脉冲致裂作为新型致裂方式,取得了较以往更为突出的效果。本文着重探究水中高压电脉冲致裂煤体时,应力波经过含不同填充介质,以及不同倾角原生裂纹时的叠加效应,分析不同情况的致裂效果。通过制备试件在实验室进行相似模拟试验,探究填充介质分别为空气、水、石灰时在应力波叠加作用下的增透致裂效果;同时建立数值模型,利用PFC2D离散元模拟软件建立垂直于最大主应力、垂直于最小主应力、与最大主应力呈45°夹角的三种不同倾角裂纹的应力波叠加效应。研究结果表明:相同地应力条件下,高压电脉冲在致裂不同填充介质裂纹时,应力波穿透致裂的能力大小为水>石灰>空气;阻碍裂纹产生与扩展的能力大小为空气>水>石灰;应力波叠加效应大小为空气>石灰>水。不同倾角原生裂纹对致裂增透的影响为原生裂纹附近的细碎裂纹随应力波峰值压力的增加呈现先增多再减少后逐渐趋于稳定的趋势。研究结果对提高煤层渗透性,有效提取煤层气具有积极作用。 展开更多
关键词 煤层气 高压电脉冲 应力波 原生裂纹 致裂增透
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不同瓦斯压力条件下原煤的变形及渗透特性研究
12
作者 王永法 刘坡 +2 位作者 马建宏 勾攀峰 韦四江 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期148-155,共8页
目的为分析瓦斯压力对煤体力学特性与渗透率演化的影响,开展不同瓦斯压力条件下原煤三轴压缩和渗流试验。方法通过三轴压缩和渗流实验,分析恒定围压和瓦斯压力下原煤的渗透率变化规律;结合莫尔-库仑强度准则计算黏聚力和内摩擦角;建立... 目的为分析瓦斯压力对煤体力学特性与渗透率演化的影响,开展不同瓦斯压力条件下原煤三轴压缩和渗流试验。方法通过三轴压缩和渗流实验,分析恒定围压和瓦斯压力下原煤的渗透率变化规律;结合莫尔-库仑强度准则计算黏聚力和内摩擦角;建立六阶段渗流演化模型,量化渗透率与膨胀变形率的关联性。结果结果表明:恒定围压条件下,煤样渗透率随轴向应力呈V形变化特性。随着围压增大,煤样初始渗透率和峰值状态渗透率均呈指数降低;结合莫尔-库仑强度准则,计算各瓦斯压力下煤样的内聚力和内摩擦角,瓦斯压力的升高可弱化煤体力学参数;根据煤样加载过程中轴向应力及瓦斯流量监测结果,将加载轴压过程中煤样渗流过程划分为6个阶段:稳定吸附→衰减→缓增→突增→稳增→激增;结合煤样瓦斯渗透特性试验结果,分析煤样膨胀变形率与渗透率关系特性,峰值后瓦斯渗透率与膨胀变形率的变化呈线性关系。结论研究结果揭示了轴向压力、围压和瓦斯耦合作用下煤样渗透率的动态演化规律,阐明了瓦斯压力对煤体力学特性及煤样渗透率与膨胀变形率关系的影响特性,为保护层开采中卸压范围划定、抽采时序设计及钻孔参数优化提供了关键理论支撑。 展开更多
关键词 瓦斯压力 原煤 变形特性 渗透特性
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失效钻孔单通道二次注浆精准堵漏技术与装备研究
13
作者 张盼 潘博杰 +2 位作者 秦金辉 郝富昌 高保彬 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期103-109,共7页
目的针对钻孔漏气严重和瓦斯抽采体积分数较低等问题,开展失效钻孔单通道二次注浆精准堵漏技术与装备研究。方法研发钻孔漏气位置精准检测装置,通过测试管底不同位置瓦斯抽采体积分数查明钻孔漏气的具体位置,研制失效钻孔管底二次注浆... 目的针对钻孔漏气严重和瓦斯抽采体积分数较低等问题,开展失效钻孔单通道二次注浆精准堵漏技术与装备研究。方法研发钻孔漏气位置精准检测装置,通过测试管底不同位置瓦斯抽采体积分数查明钻孔漏气的具体位置,研制失效钻孔管底二次注浆精准堵漏技术与装备,对李雅庄煤矿2-803工作面23个低体积分数失效钻孔进行精准堵漏。结果结果表明:该装备二次注浆压力可达2.0 MPa,堵漏效果良好,且此装置封孔段长度和深度可自由调节,全段可回收,工艺简单快捷,方便现场施工;依据瓦斯抽采体积分数差确定2-803工作面钻孔距孔口17~23 m处漏气较为严重。采用管底二次注浆精准堵漏技术,注浆前平均瓦斯抽采体积分数29.01%,二次注浆1天、1周、1月后孔内瓦斯抽采体积分数增至81.35%,80.47%,70.66%,分别提高了1.8,1.77,1.44倍;注浆前钻孔平均瓦斯抽采纯量为0.05 m^(3)/min,注浆1天、1周、1月后的钻孔平均瓦斯抽采纯量增至0.161,0.158,0.141 m^(3)/min,分别提高了2.2,2.16,1.82倍。结论该技术与装备可对低体积分数失效钻孔进行精准堵漏,减少瓦斯治理成本,提高瓦斯治理效能。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 失效钻孔 二次注浆 精准堵漏
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新型复合凝胶封孔材料性能及封孔效果研究
14
作者 陈嘉慧 李美晨 +3 位作者 刘佳作 罗子怡 姜威 郭如涛 《当代化工研究》 2026年第2期1-4,共4页
为解决传统封孔材料在高瓦斯矿井地质条件下存在的凝结速度慢、密封性差、裂隙适应性弱等问题,提升瓦斯抽采封孔效果,针对工程需求,研发新型复合凝胶动态封孔材料。通过实验确定新型复合凝胶材料的最佳配比,分析其性能特点;设置不同材... 为解决传统封孔材料在高瓦斯矿井地质条件下存在的凝结速度慢、密封性差、裂隙适应性弱等问题,提升瓦斯抽采封孔效果,针对工程需求,研发新型复合凝胶动态封孔材料。通过实验确定新型复合凝胶材料的最佳配比,分析其性能特点;设置不同材料和不同压力下对比实验。研究结果表明:新型材料流动性好、裂隙填充能力强,封孔后瓦斯抽采浓度衰减周期达90天,较传统材料显著延长,2 MPa注浆下抗衰减周期提升一倍。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 钻孔封孔 复合凝胶材料 动态封孔 高瓦斯矿井
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灰色模型和岭回归模型在金属矿山深部原岩温度预测中的应用
15
作者 苏晓波 常俊松 《河北地质大学学报》 2026年第1期69-74,共6页
高温热害已成为制约矿山安全与高效生产的重要因素。为揭示深部原岩温度分布规律,基于某金属矿山实测数据,开展了灰色预测和岭回归研究。研究表明,原岩温度与埋深具有良好的线性相关性,地温梯度约为17℃/km;-630 m中段原岩温度随孔深呈... 高温热害已成为制约矿山安全与高效生产的重要因素。为揭示深部原岩温度分布规律,基于某金属矿山实测数据,开展了灰色预测和岭回归研究。研究表明,原岩温度与埋深具有良好的线性相关性,地温梯度约为17℃/km;-630 m中段原岩温度随孔深呈非线性单调上升特征,巷道调热圈半径约为18 m。不同中段埋深与孔深的岩温灰色预测模型结果显示,残差普遍小于0.63,相对误差控制在3%以内,后验差c值均小于0.35,小误差概率p值为1,预测精度达到优(I)级。岭回归结果显示,不同埋深及孔深范围内与实测值保持高度一致,仅在浅部出现轻微偏差,尤其在中深部区间几乎与实测曲线重合。该研究成果可为深部原岩温度分布规律研究及高温灾害治理提供数据支撑。 展开更多
关键词 原岩温度 灰色模型 岭回归 高温热害
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新型负压−喷雾装置雾化特性与降尘性能研究
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作者 李亚行 闫红红 +2 位作者 郑贺 张宏 袁利才 《煤矿安全》 北大核心 2026年第1期209-217,共9页
为了解决综采工作面粉尘逸散的问题,基于康达效应原理,设计了一种新型负压−喷雾降尘装置,其不仅能对采煤机滚筒产尘进行有效覆盖,同时装置本身产生的抽吸效应也能够收集巷道中的逸散粉尘。利用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流... 为了解决综采工作面粉尘逸散的问题,基于康达效应原理,设计了一种新型负压−喷雾降尘装置,其不仅能对采煤机滚筒产尘进行有效覆盖,同时装置本身产生的抽吸效应也能够收集巷道中的逸散粉尘。利用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)对采煤机工作面风流场和雾滴特性进行数值分析,通过正交试验研究了喷嘴孔径(A)、喷雾压力(B)、安装角度(C)、负压装置压力(D)对装置雾化特性及抽吸效应的影响。结果表明:影响雾滴粒径因素的重要性顺序为B>D>C>A,影响抽吸速度因素的重要性顺序为D>C>B>A;随着喷雾压力的增加,雾滴粒径分布越来越集中,有助于雾滴细化现象的产生;对于雾滴质量浓度,较大的喷嘴孔径有助于形成较高质量浓度的雾滴场,而喷雾压力对雾滴质量浓度的影响较小;负压装置压力对雾滴速度有显著影响,随着负压装置压力增大,雾滴速度增加,喷雾压力变化对雾滴速度影响较小。综合分析得出最佳参数组合为:喷嘴孔径(A)2.4 mm、喷雾压力(B)8 MPa、安装角度(C)0°、负压装置压力(D)0.2 MPa,此时在雾滴粒径分布、雾滴速度、降尘效果方面表现最佳,抽吸风量可达360 m^(3)/min,装置可达到最佳降尘效果。对比使用新型负压−喷雾降尘装置前后的降尘效果,发现在采煤机上应用降尘装置不仅对滚筒产尘源具有较好的包裹性,而且可以引导巷道气流,减少气流携带粉尘向工作区域扩散。 展开更多
关键词 负压−喷雾降尘 粉尘防治 粉尘逸散 康达效应 风流场 雾化特性 抽吸速度
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基于TDLAS的矿用激光一氧化碳检测系统设计及应用
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作者 杨诚 《今日自动化》 2026年第1期135-137,共3页
为解决煤矿CO监测中传统传感器寿命短、精度低等问题,文章设计一种基于TDLAS技术的激光检测系统,实现井下高灵敏度、抗干扰的实时CO浓度监测。采用1567.3nm波段垂直腔面发射激光器,结合波长调制光谱与2次谐波解调算法,优化光学腔体防尘... 为解决煤矿CO监测中传统传感器寿命短、精度低等问题,文章设计一种基于TDLAS技术的激光检测系统,实现井下高灵敏度、抗干扰的实时CO浓度监测。采用1567.3nm波段垂直腔面发射激光器,结合波长调制光谱与2次谐波解调算法,优化光学腔体防尘设计及温度补偿策略,通过STM32H7B0主控实现浓度反演与多级报警。试验结果表明,该系统为矿用CO检测提供了高精度、长寿命的解决方案。 展开更多
关键词 TDLAS 矿用激光 检测系统
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机械振动下含瓦斯煤人工声学信号频谱响应特征研究
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作者 杜锋 崔伟龙 +3 位作者 马骥 王凯 魏风清 孙加智 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2026年第1期144-160,共17页
随着煤矿开采深度不断增加,井下不同的作业方式作为外界振动诱导突出事故频发并造成严重危害。不同瓦斯压力情况下,根据人工声学信号的幅频特性可以分析工作面附近煤岩体的应力与应变状态,监测煤体强度,预测采掘工作面动力现象的危险性... 随着煤矿开采深度不断增加,井下不同的作业方式作为外界振动诱导突出事故频发并造成严重危害。不同瓦斯压力情况下,根据人工声学信号的幅频特性可以分析工作面附近煤岩体的应力与应变状态,监测煤体强度,预测采掘工作面动力现象的危险性。自主设计并研制了机械振动激励含瓦斯煤体人工声学信号试验装置,开展了含瓦斯煤体在机械振动激励下的人工声学信号频谱响应特征试验研究,推导了考虑人工声学信号频谱响应特征的含瓦斯煤体流–固耦合模型,基于数值模拟获得了含瓦斯煤体力学场特征。得到主要结论如下:(1)含瓦斯与不含瓦斯煤体的人工声学信号频谱响应特征指标K值随轴向加载应力呈上升–下降–再上升趋势,且K值与轴向加载应力的关系可用指数函数的形式表示,瓦斯压力大小会影响该指数函数的常数项;K值还随煤体瓦斯压力增大而减小。(2)煤体应力与K值在卸压和应力集中区域变化显著,在原岩应力区较稳定;K值与煤体所受应力的关系可以用指数函数拟合,且瓦斯压力越高,常数项C值越大;K值与煤体应力分布规律和变化趋势一致,可以反映煤体的应力状态;渗透率与人工声学信号频谱响应特征指标K值受煤体受力、瓦斯压力等影响,呈现特定的变化规律。研究完善了机械振动激励人工声学信号反映煤体应力状态与瓦斯突出危险性预测的理论,为预防预警煤与瓦斯突出提供了创新技术手段和方法,对保障矿井安全生产具有较大意义。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 人工声学信号 频谱响应特征 流–固耦合模型 煤与瓦斯突出
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坚硬低渗煤层孔周煤体瓦斯径向渗流特性实验研究
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作者 李宇飞 杨硕 +1 位作者 范鹏程 方智银 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期148-153,共6页
为探究坚硬低渗煤层孔周煤体渗透率演化与孔周径向应力分布、破坏特征之间的耦合机制,揭示坚硬低渗煤层孔周煤体瓦斯径向渗流特性,分析了孔周煤体径向应力分布特征和裂隙发育程度,利用恒速恒压泵加载轴压直至煤样发生破坏,模拟煤样从弹... 为探究坚硬低渗煤层孔周煤体渗透率演化与孔周径向应力分布、破坏特征之间的耦合机制,揭示坚硬低渗煤层孔周煤体瓦斯径向渗流特性,分析了孔周煤体径向应力分布特征和裂隙发育程度,利用恒速恒压泵加载轴压直至煤样发生破坏,模拟煤样从弹性变形到破坏的全过程,结合稳态法与瞬态法开展了坚硬低渗煤层孔周煤体瓦斯径向渗流特性实验研究,得到了煤样变形破坏全过程的渗透率演化特征。结果表明:①孔周煤体在径向依次形成破碎区、塑性区与弹性区:破碎区内煤体结构失稳,产生大量相互贯通的裂隙;塑性区内煤体虽产生新生裂隙,但在高应力作用下裂隙开度受限;弹性区内原生裂隙发生弹性闭合。②孔周煤体沿钻孔径向的渗透率迅速降低,随后缓慢回升,整体呈现明显的“V”型变化趋势。③当围压从3 MPa升到4 MPa时,煤样渗透率显著下降,煤样在4 MPa围压下的渗透率仅为3 MPa时的4.57%。④孔周煤体沿钻孔径向各应力分区内,破碎区渗透率最高,塑性区内出现应力峰值且渗透率最低,弹性区内应力集中现象逐渐消失且渗透率逐渐回升至煤层原始渗透率。 展开更多
关键词 坚硬低渗煤层 瓦斯抽采 抽采钻孔 瓦斯径向渗流 钻孔径向应力 渗透率 稳态法 瞬态法
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顶板裂隙带L型井负压抽采瓦斯技术研究及应用——以靖远矿区魏家地煤矿为例
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作者 王勃 屈争辉 +5 位作者 白领国 徐波 田斌剑 李源汇 李长兴 张宇博 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期242-256,共15页
裂隙带L型井抽采是降低煤矿工作面瓦斯灾害的有效手段,但技术难度较高,选层选位难和水平段稳定性差等关键问题亟待解决。以魏家地煤矿东1100工作面为研究区,在地质工程适用性分析和覆岩结构精细刻画的基础上,运用关键层和“O”形圈理论... 裂隙带L型井抽采是降低煤矿工作面瓦斯灾害的有效手段,但技术难度较高,选层选位难和水平段稳定性差等关键问题亟待解决。以魏家地煤矿东1100工作面为研究区,在地质工程适用性分析和覆岩结构精细刻画的基础上,运用关键层和“O”形圈理论及高位环形裂隙体模型进行L型井选层定位,并采用Abaqus软件模拟回采条件下不同孔缝组合筛管应力变化,优选筛管规格,进一步开展工程实践与抽采效果评价,结果表明:(1)东1100工作面煤层瓦斯含量和压力较高、水平最大主应力方向NE、煤炭开采采用仰斜推进和U型通风方式,适宜裂隙带L型井抽采。(2)距煤层顶板70 m处的砂岩层介于裂隙带范围(41~140 m)内,且具有弹性模量大(37.53 GPa)、泊松比小(0.30)、厚度大(>5 m)和连续性好的特征,可作为其水平段的垂向优选层位,该层位“O”形圈裂隙带距离回风巷28.43~59.73 m,是水平段平面优选位置。(3)十字交叉排列的圆形开孔(直径10 mm,间距250 mm,孔密度20孔/m),筛管最大主应力和主应变数值最小,为L型井实施的优选筛孔设计方案。(4)实钻过程中采用CMD-100型钻机、7LZ172×7.0-XISF型单弯1.5°螺杆钻具和MWD无线随钻三开钻进筛管完井,负压抽采瓦斯纯量在0.4×10^(4)、1.1×10^(4)m^(3)/d间高位波动,稳产时间超500 d;期间工作面高位钻孔从20 m/组调整为50 m/组,配风量从1850 m^(3)/min降至1470 m^(3)/min,抽采率从52%提高到75%,实现矿井瓦斯与火的耦合防治。 展开更多
关键词 裂隙带L型井 地质工程适用性 选井选层 筛管规格 瓦斯抽采 魏家地煤矿
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