逐级降压解吸过程中解吸瓦斯膨胀能变化特性

煤与瓦斯突出是一个能量释放的过程,瓦斯膨胀能是由煤层游离瓦斯与解吸瓦斯膨胀做功产生的能量,是煤与瓦斯突出的主要能量来源.发生煤与瓦斯突出时,煤层内部瓦斯在降压环境下进行解吸,为探讨逐级降压解吸下瓦斯膨胀能的变化特性,以晋城矿区无烟煤为研究对象,利用瓦斯吸附-解吸试验装置,进行逐级降压解吸和常压解吸2种解吸试验,分析了逐...     

煤与瓦斯突出强度能量评价模型

从煤与瓦斯突出过程中能量耗散类型与岩石爆破机理的相似性出发,利用新表面学说和热力学定律分别计算了突出煤体的破碎功和突出瓦斯的膨胀内能,建立了煤与瓦斯突出强度能量评价模型。利用该模型对1960-2010年间38起煤与瓦斯突出强度评价分析表明,一半左右突出的瓦斯膨胀能比破碎功大1~2个数量级,仅用抛出煤体的质量来评价煤与瓦斯突出的强度是不合理的;煤与瓦斯突出强度能量评价模型综合考虑了突出过程中煤体的破碎功与瓦斯膨胀能,将煤与瓦斯突出释放的总能量折合成TNT当量,依据不同数量级TNT当量标准,将煤与瓦斯突出强度类型划分为C类突出（小于1 t的TNT当量值）,B类突出（1~10 t的TNT当量值）和A类突出（大于10 t 的TNT当量值）3类更具合理性。     

浅谈煤与瓦斯突出机理的假说——二相流体假说

突出机理的研究已先后提出十几种假说,但迄今尚无定论、本文通过对突出的特征和现象的认真分析,提出了突出机理的二相流体假说。其假说的基本理论在于二相流体的膨胀能量大于煤的破坏能而发生突出。即在突出中心形成煤粗与瓦斯的二相流体,二相流体所产生的膨胀能是煤弹性能与瓦斯膨胀能之和的1.5倍,这三种能量之和足以超过煤体本身强度,因而发生突出。     

不同煤体结构组合的煤与瓦斯突出临界瓦斯压力

基于能量理论,分析了瓦斯突出瞬间能量的变化,构建了包括煤岩弹性能、瓦斯膨胀能在内的煤与瓦斯突出的正效应数理模型及煤岩抵抗瓦斯突出能量的负效应模型。根据煤岩应力应变试验,拟合得出了煤岩不同变形阶段力与变形量之间的关系,结合正、负效应耦合模型,计算出了寺河矿不同煤体结构组合下煤与瓦斯突出发生的临界瓦斯压力值。结果表明：在其他条件相似的情况下,随着软煤比例的增加,临界瓦斯压力值呈指数减小,煤与瓦斯突出的可能性大幅增加。利用该方法可以对煤与瓦斯突出临界值进行快速判断,从而采取有效措施。     

中间主应力影响下含瓦斯复合煤岩体变形渗流及能量演化特征研究

深部环境中，复合煤岩体处于三向不等应力状态，中间主应力的存在对煤岩体变形、强度特性及能量演化特征有着重要影响。本文利用真三轴气固耦合煤岩渗流试验装置，开展了不同中间主应力条件下含瓦斯复合煤岩体变形-渗流试验研究。结果表明:①随着中间主应力的增大，当达到峰值强度时，试件最大主应力方向应变呈现先增大后减小的变化，中间主应力方向应变和最小主应力方向应变之间的差值越来越大；②低中间主应力下试件中间主应力方向呈现出膨胀变形，中间主应力较大时，ε₂-Δσ曲线达到峰值后发生回弹，中间主应力方向最终表现为压缩变形；③随着中间主应力的增大，试件相对渗透率系数谷值降低，相对渗透率系数曲线峰值拐点与ε₁-Δσ曲线的拐点一致；④达到应力峰值时，试件总输入能量先增大后减小，与试件强度变化趋势类似，弹性应变能先增大后减小，耗散能持续增大，U_e/U先升高后降低，U_d/U先降低后升高。     

基于热-流-固体系参数演变的煤与瓦斯突出能量演化

基于气固耦合作用条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的温度-气压-应力体系演化过程,从热力系统能量守恒的思想出发,探讨了突出过程中多变指数的实时演化,并根据动态变化的多变指数推导出了多变过程中的瓦斯膨胀能的计算方法,在此基础上讨论了突出过程中的能量释放问题。研究结果表明:煤体不同区域的应力变化在突出过程中共呈现3种类型,即:初始下降—波动升降—平稳回升型、初始上升—小幅下降—平稳回升型和小幅下降—平稳回升型;煤体内瓦斯压力变化过程呈现两种类型,即:初始下降—波动升降—平稳下降型与平稳下降型;煤体温度则在突出过程中表现为单一的持续下降过程。煤体卸压区和应力集中区在突出前期为定温-定压-定熵相互转换的多变过程,突出中期为定温过程,突出后期为定温-定压相互转换多变的过程;应力升高区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期主要表现为定温过程;原岩应力区在突出前期为定温-定压相互转换的多变过程,突出中期至后期处于一个定温-定压-定熵相互转换的多变过程。突出过程中煤体的弹性应变能释放主要来自于应力集中区和应力升高区,煤体内各区域的弹性应变能的释放都会经历一个下降随后回升的现象,且该过程中各区域的弹性能不会一次性完全释放。突出过程中越靠近工作面区域释放的瓦斯膨胀能越大,膨胀能的释放并不是一个连续的过程,而是呈现阶段波动式,这种波动在突出后期尤为明显。根据本文的研究,在煤体物理力学性质确定的前提下,单独释放弹性应变能或瓦斯膨胀能都可以达到降低突出发生风险的目的,若同时对两者进行处理,则突出风险降低的概率更大。     

煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理

由于煤矿深部煤岩体物性、应力、瓦斯等因素显著改变,出现了应力主导型突出、低瓦斯压力突出等新的灾害特征。为了更好地指导煤矿深部突出防治工作,基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论,结合所建立的易突出构造煤体渗透率演化理论模型,揭示了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理。研究表明:煤与瓦斯突出灾害防控的核心是高效抽采瓦斯,其关键是设法降低地应力;降低易突出构造煤体所受地应力大小,可起到降低弹性潜能、提升煤层渗透率、促进瓦斯高效抽采、降低瓦斯内能等多重效应;煤矿深部开采煤与瓦斯突出灾害防控应因地施策,从卸荷消能和煤岩介质属性改造两方面着手,重点区域在采用卸压增透和瓦斯抽采措施后,还可采取一些提高煤体强度、抑制瓦斯解吸等改性措施,确保煤矿深部采掘作业的安全。     

煤与瓦斯突出发生前后煤层温度演化规律研究

为研究煤与瓦斯突出发生前后煤层温度演化规律,利用多场耦合煤矿动力灾害物理模拟试验系统,开展了气-固耦合条件下的煤与瓦斯突出物理模拟试验,并监测了突出发生前后的煤层瓦斯压力与温度.研究表明:在突出发生之前,煤层在吸附瓦斯过程中煤体温度随着瓦斯压力的增大而逐渐升高,煤层在达到吸附平衡后,煤体温度上升了2.6℃,位于煤层中心位置处的煤体温度明显高于边缘位置处;突出发生后,距离突出口较近的断面内煤体温度会出现突降现象,断面中心位置处温度下降量明显较大,而在距离突出口较远的断面,温度变化趋势与之相反;突出过程为热力学多变过程,煤体温度降低是由游离瓦斯膨胀做功和吸附瓦斯解吸造成的,煤体温度下降量和瓦斯膨胀能随着瓦斯解吸量的增加而增大.     

浅议现行煤与瓦斯突出区域预测指标及新探索

基于目前煤与瓦斯突出区域预测采用的指标中的不足,提出了初始释放瓦斯膨胀能指标,从能量学的角度解释了煤与瓦斯突出。通过实验模拟以及现场的实际验证,证明此指标的预测准确率达90%以上,初始释放瓦斯膨胀能方法很好地弥补了现行区域预测指标的不足。     

构造煤变形能及在煤与瓦斯突出中的作用

煤与瓦斯突出是一种以煤体变形能与瓦斯膨胀能共同驱动的煤岩动力灾害,尽管突出的综合作用假说已被广泛认可,相比于瓦斯膨胀能,煤体变形能在突出中的作用总被忽视。为了确定煤体变形能在突出中是否可以被忽略,对霍多特和郑哲敏的研究(突出能量领域的代表性成果)开展了系统回顾与讨论,认为霍多特提出的突出激发能量判据以煤体变形能为核心,而郑哲敏的数量级对比结果不能作为变形能可以被忽视的证据。大部分煤与瓦斯突出事故发生在构造煤层中,为揭示构造煤变形能在突出中的贡献,开展了煤体循环载荷实验与三轴破坏同步声发射监测实验,实验结果表明：与原生煤的线性、小变形特征不同,构造煤的加卸载曲线具有非线性、大变形的特征,构造煤的变形能与应力不再符合平方关系。基于土力学临界状态模型,构建了适用于构造煤非线性特征的变形能理论计算模型,该模型反映了煤体变形能与应力间的幂函数关系,确定了构造煤的幂指数主要为1.1～1.3,原生煤的幂指数主要为1.7～1.9,进一步表明构造煤的性质与土体更相似,而原生煤的性质更接近理想弹性体。尽管在相同应力水平下,构造煤的变形能更大,但构造煤在失稳后的对外释放能量很低,表现为损伤破碎时几乎不产生声...     

高能耗变压器的节能改造

介绍了高能耗变压器节能改造的原理和工艺措施。通过增加线圈匝数，增大导线截面，降低导线电流密度，选用优良的硅钢片，改进绝缘结构，达到了降低变压器空载损耗及负载损耗的效果。     

基于能量流分析的新能源地下铲运机能耗优化研究

能量流分析是一种分析车辆能量消耗的重要手段,是车辆能耗优化的基础。新能源电池地下铲运机是新型地下矿用设备,对其能量流动与各部件能耗效率研究较少。探究其井下作业的能量损耗是延长其续航时间的研究重点。本文首次将能量流分析方法应用于新能源铲运机的能耗分析,建立了能量流模型,根据电池温度与铲运机工况设计试验分组并进行工况测试,采集测试数据并基于能量流分析方法对测试结果进行研究。结果表明,新能源铲运机较大的能量损失集中于牵引系统与电池系统。其中驾驶员不适应电驱动操作造成的无效操作与牵引系统控制策略不完善,是导致牵引系统的高能耗的主要因素;电池系统快速充电造成的积温会影响铲运机的能量分配,降低其续航时间。本文通过对牵引系统与电池系统的优化,实现了新能源铲运机的能耗降低13%。研究表明对新能源铲运机进行能量流分析能够直观了解其能量流动与能耗情况,有助于发现高能耗问题并提出优化方向,从而减低能耗,改善能量利用效率,延长续航时间。     

分离过程的能耗分析与节能

通过对等温等压理想状态、非等温等压状态以及实际状态下分离过程能耗的理论分析,得到影响分离过程能耗的主要因素,同时为有效地克服当前状况下分离过程能耗过高的现状提出了一些建议或整改措施。     

岩爆的能量公式

岩爆的发生是由储存在岩体内的能量突然释放导致的,岩爆能量的判定应采用直接的计算方法。研究和分析表明,工程开挖深度及岩石的抗压强度是岩爆发生的主要外因和内因。结合这两个因素,从能量的角度出发建立了岩爆的能量公式,运用量纲法对公式进行推理得到了公式的2个系数a和b。在此基础上,进一步地对岩爆能量公式的适用条件及通过能量对岩爆等级的判定进行了阐述。运用工程实例对公式验证,其结果证实,岩爆的判定结果与以往的结论一致,能量公式系数k与深度H成反比,且随着工程作业深度的增加,岩爆受工程作业深度的影响越来越大。     

矿井提升机能量回馈节能技术应用的研究

矿井提升机的节能降耗已经引起业界的高度重视。在矿井提升机节能的实践应用中,能量回馈节能技术能将矿井提升机运动过程中产生的机械能通过能量回馈器转换成电能,传统的矿井提升机均采用大功率电阻以热能形式自由耗散,而能量回馈型节能矿井提升机将部分再生制动能量回收经过处理后反馈到电网,然后把这些电能输送回交流电网供给其他用电设备来使用,使其比同等拖动方式下的传统矿井提升机节能最高可达15%~30%,这样一来矿井提升机使用过程中的节电效果是相当明显的。     

Energy sources of rockbursts

The authors analyze stress-strain state of elastic plane with circular void in varied loading conditions, draw energy flow lines, highlight effect of clustered seismic events on the flow line shapes, and propose definition of rockburst probability.     

电容器的能量损失与完全非弹性碰撞能量损失的类比

将完全非弹性碰撞过程与两电容器连接时的暂态过程进行类比,得出相似的能量损失公式,并对两过程中能量损失的物理意义进行说明。     

本安电路储能元件抑能控温设计

简要介绍了设计本质安全电气设备的电路时,对本安电路性能影响较大的储能元件的能量释放的抑制措施和控制最高表面温度的方法。     

电火花能量发生器

介绍了电火花能量发生器测定易燃易爆或可燃气体点火能量的原理和装置具有的功能,测试结果表明该装置能实现对点火源范围的控制,达到实验的重复性和多变性。     

煤矿通风节能

通风节能是煤矿企业提高经济效益的重要方面。根据在徐州矿务局义安煤矿的通风节能研究 ,提出了矿井通风系统的能量平衡模式 ,建立了技术节能、系统结构节能和管理节能的三维煤矿通风节能方法体系 ,为煤矿通风节能做了有益的尝试。