基于水力割缝的高瓦斯厚煤层快速掘进保障技术研究

针对山西潞安集团余吾煤矿3煤掘进期间瓦斯涌出高,造成巷道掘进速度难以提升的问题,采用高压水射流割缝技术进行快速卸压增透,现场试验发现,割缝孔抽采瓦斯浓度最低达到71. 2%,最高达到93%左右,割缝孔的瓦斯浓度大部分时间高于同组对比的普通钻孔,提高了煤体中瓦斯的抽采效率,为高瓦斯厚煤层巷道的快速掘进提供了技术保障。     

杨柳煤矿割缝预抽后煤体孔隙结构变化特征

为了系统分析割缝预抽后钻孔周围煤体孔隙结构变化特征,基于孔隙结构测试方法的敏感性和精确性及液氮吸附法和压汞法测定原理,提出将液氮吸附法和压汞法有机结合来表征煤体孔隙结构。结果表明：①二者的有机结合应满足填充临界孔径所需的实验介质体积相等且结合点平滑过渡;②随取样点与割缝孔距离的减小,小孔(10~100nm)所占比例显著降低,大孔(>1 000nm)所占比例逐渐提高,中孔(100~1 000nm)和微孔(<10nm)所占比例变化较小;③割缝预抽后煤体瓦斯放散初速度ΔP受取样点与割缝孔距离的影响。水力割缝与瓦斯抽采协同作用能够弱化煤体对瓦斯的吸附能力并显著提高瓦斯在煤体中的渗流能力。研究结果对于指导高压水射流割缝瓦斯预抽具有重要意义。     

采空区自燃火灾防治技术

为解决采空区自燃火灾的难题,以某煤矿为例构建计算流体力学模型,利用Fluent模拟不同监测面的CO浓度百分比,提出利用增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料进行采空区堵漏和防火抑爆。研究结果表明,采空区CO浓度最高的位置在其距工作面20～30 m处,得出灌浆的最佳位置应在采空区距工作面20 m处;利用增稠粉煤灰二氧化碳泡沫材料可以使采空区煤炭自燃得到有效控制。研究结果可为煤矿采空区防灭火提供指导。     

基于RS与FNN的通风系统评价模型

为了解决现有各种不同通风系统评价方法因素较多,而且具有这些因素又具有模糊性,利用传统的评价方法很难对通风系统进行准确地评价的难题,本文建立了基于粗集与模糊神经网络的通风系统评价模型,不仅可以完成多层次多因素系统评价,还具有自学习功能.通过对模型的验证分析,表明该模型具有较高的精度,总误差仅为0.037,可以将其应用到现场安全评价中.     

基于底板高渗砂岩的裂隙瓦斯截流抽采技术

针对唐家河煤矿384采区底板砂岩中的裂隙瓦斯在底板裂隙水疏排之后上溢造成31847工作面和巷道瓦斯超限的实际问题,提出了截流抽采采区底板砂岩裂隙瓦斯的治理技术。通过在31847机巷施工63°大俯角下行穿层钻孔,对穿透384采区底板砂岩上溢的裂隙瓦斯进行截流抽采,并通过数值模拟确定了截流钻孔的合理间距为8 m。应用结果表明,施工截流钻孔后,工作面回风瓦斯浓度始终控制在0.8%以内,同时在瓦斯治理过程中截流抽采了约69.12万m3的裂隙瓦斯,彻底消除了31847工作面瓦斯超限的隐患。     

爆炸冲击波扬尘过程中的颗粒动力学特征研究

为研究爆炸扬尘过程中粉尘颗粒的运动特征，通过纹影仪以及高速摄像机，对粉尘的运动轨迹及其水平、纵向速度进行了分析。结果表明：粉尘颗粒的运动轨迹大体呈抛物线型，其上升过程中受到重力、气流曳引阻力等的作用，速度逐渐降低直至峰值高度，随后在重力作用下沉于管道底部；水平速度vx和纵向速度vy的发展趋势都可用指数函数描述；一定压力下，颗粒的初始位置对其轨迹有影响；冲击波前方的颗粒，受前方粉尘层的阻碍以及冲击波压力损失的影响，上扬过程较缓慢，最大扬尘高度减小，扬尘距离增大；此外，扬尘距离、vx和vy随压力的增大而增大，而最大扬尘高度减小。     

煤矿瓦斯爆炸冲击波多相破坏效应研究

建立了多相破坏的理论模型,提出了对于小试块的破坏特征分析采用碎块面积分布统计的方法来评估其破坏能力,开展了多相破坏验证实验.结果表明:随着爆炸破坏强度的增大,混凝土碎块的数量增多,特别是低于2cm2的碎块数量明显增多,而面积较大的碎块数量减少.对单一气相和气固两相破坏特征进行了实验对比分析,发现在爆炸冲击波传播方向和侧面,气固两相破坏都比单相破坏大,表现为碎块数量增多.     

钻割一体化水力割煤磨料动态特征及参数优化

分析了钻割一体化水力割煤过程中各阶段的特点,推导和描述了磨料在射流中的受力状况和速度分布,首次提出深孔水力割煤中存在“水打架”和“穿越水带”现象,分析得出这两种现象削弱了射流的割缝能力.为减少这两种不利影响,通过物理实验对割缝入射角和割缝方式进行了优化,得出当入射角为62°时割缝效果最佳,并依此设计了钻头.最后将优化结...     

基于20 L球形爆炸装置的煤尘爆炸特性研究

采用标准的20 L爆炸球实验装置,研究了3种不同煤质的煤尘及瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,获得了不同实验条件下煤尘的爆炸特征参数,并给出了定量评价。研究结果显示：不同煤质特性煤尘的爆炸特性存在显著差异,在实验选定的粉尘浓度范围内,煤尘的爆炸超压及超压的上升速率随粉尘浓度基本呈先增加后降低的变化趋势;随着爆炸环境初始压力的增加,显著延长了煤尘析出的可燃性挥发分气体的火焰发展期,使得煤尘的爆炸参数随初始压力均呈现升高的变化规律;煤尘的爆炸特性随混合物中瓦斯气体的含量呈先增加后降低的趋势,初始少量瓦斯气体的加入显著改善与提高了瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,降低了瓦斯煤尘混合物的爆炸下限。采用图像处理的方法对煤尘爆炸产物颗粒表面的结构特性进行了半定量分析,获得了产物颗粒表面的孔隙形状因子及其分布。     

NaCl溶液对电脉冲致裂煤体孔隙结构影响的实验研究

利用搭建的高压电脉冲致裂煤体增渗实验系统,对蒸馏水和不同浓度NaCl溶液浸泡后的贵州林华无烟煤进行电脉冲击穿实验,并结合扫描电镜、能谱分析和压汞分析等测试方法,研究了不同浓度NaCl溶液处理后,电脉冲击穿煤体的孔隙结构变化特征。实验结果表明,煤体在NaCl溶液浸泡的过程中,大量的导电离子Na+和Cl-进入煤体内部的原生孔隙裂隙,有效的改善了煤体的导电性,与蒸馏水浸泡的煤体相比,NaCl溶液浸泡的煤体在电脉冲击穿后破碎的程度更充分。同时,随着NaCl浓度的增加,电脉冲击穿煤体的比表面积、孔容、孔径以及孔隙度均有一定程度的增加,特别是大孔和中孔孔容增加显著,孔隙的连通性变好,有效地改善了煤体孔隙结构。