煤矿井下空气质量革命技术现状与展望 被引量：4

1

作者 袁亮 薛生 +1 位作者 郑晓亮 江丙友 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期32-40,共9页

我国煤矿安全高效开采技术处于世界领先水平,但以粉尘为主的毒害物质、高温、高湿、噪声等多种职业危害因素诱发的职业疾病长期困扰煤矿从业人员,目前职业病危害已超过安全事故对职工的伤害,严重制约行业未来发展。提出了井下空气质量... 我国煤矿安全高效开采技术处于世界领先水平,但以粉尘为主的毒害物质、高温、高湿、噪声等多种职业危害因素诱发的职业疾病长期困扰煤矿从业人员,目前职业病危害已超过安全事故对职工的伤害,严重制约行业未来发展。提出了井下空气质量革命理念,全面总结了井下控降尘技术(包括煤层注水减尘技术、喷雾降尘技术、通风排尘技术、化学试剂抑尘技术、井下空气质量革命控降尘体系)、燃油车辆尾气治理、井下空气质量监测预警系统的现状。为进一步推进井下空气质量革命理论与技术突破,立足于“分源-分区-分级-分策”的粉尘高效治理理念,寻求建立多源多相多场粉尘协同降尘与综合治理的理论体系;指明了采掘区域粉尘高效智能防控技术及装备、矿井粉尘环境多参量同步智能监测技术及装备等关键技术装备的发展方向;指出必须充分融合理工医管学科建立煤矿粉尘防控多主体协同体系,为井下空气质量革命由目前的起步阶段向中高级阶段发展奠定理论与技术基础,分步实现煤矿从业人员生命全周期职业健康的目标,最终做到煤矿职业病少发病或零发病,助力健康中国战略。 展开更多

关键词 井下空气质量革命 粉尘治理 防控尘 尾气治理 智能预警

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羊场湾大采高易自燃工作面CO分布规律研究 被引量：6

2

作者 秦汝祥 陈国栋 +2 位作者 骆大勇 侯树宏 田文雄 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期126-131,共6页

为探明羊场湾160205工作面上隅角CO体积分数超限明显的原因,沿工作面倾向和走向布置测点,测试早中晚三班开始前的CO体积分数,并在采空区布置束管,对不同位置气体进行取样分析,得出160205工作面CO体积分数分布。结合煤炭开采过程CO的主... 为探明羊场湾160205工作面上隅角CO体积分数超限明显的原因,沿工作面倾向和走向布置测点,测试早中晚三班开始前的CO体积分数,并在采空区布置束管,对不同位置气体进行取样分析,得出160205工作面CO体积分数分布。结合煤炭开采过程CO的主要来源与煤氧化产生CO的机理,分析得出羊场湾160205工作面CO主要来源。结果表明:CO体积分数沿工作面煤壁到架后采空区方向逐渐升高;采空区深度0~15 m和30~100 m处为高体积分数CO区域;160205工作面CO主要来源为采空区遗煤氧化,其次为顶煤氧化与割煤时煤体破碎产生,采空区深度30~100 m处的CO体积分数较高区域是判定采空区遗煤自燃状况的关键区域。 展开更多

关键词 CO分布 CO来源 遗煤氧化

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防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

3

作者 秦汝祥 谷传尧 +1 位作者 康扬 葛小丽 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期455-463,共9页

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相... 为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。 展开更多

关键词 可再分散乳胶粉 巷道喷涂材料 喷涂堵漏 硅酸盐水泥 硫铝酸盐水泥

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废弃矿井地下空间物理储能方式对比与优选

4

作者 修雅馨 刘钦节 +3 位作者 付强 杨卿干 包兴芮 邓卓越 《绿色矿冶》 2024年第2期6-13,共8页

为开展废弃矿井地下空间物理储能方式对比优选,在总结分析废弃矿井抽水蓄能、重力储能和压缩空气储能原理及发展现状的基础上,采用层次分析法选取6个一级指标(资源条件、技术方案、经济效益、环境影响、安全保障及能耗水平)、19个二级... 为开展废弃矿井地下空间物理储能方式对比优选,在总结分析废弃矿井抽水蓄能、重力储能和压缩空气储能原理及发展现状的基础上,采用层次分析法选取6个一级指标(资源条件、技术方案、经济效益、环境影响、安全保障及能耗水平)、19个二级指标以及3种储能方案,建立了废弃矿井地下空间物理储能方式评价指标体系。以山西白家庄煤矿为例,基于专家打分法分析了各指标及方案层权重,获得一二级指标中的主控因素及影响程度,并基于此分析对比3种物理储能方式的优劣。结果表明,在一级指标中,安全保障权重占比最高,环境影响次之,之后依次是资源条件、经济效益、能耗水平和技术方案;在二级指标中,权重最高的3个指标分别是技术保障、自然生态、资金投入;在3种方案中,重力储能最具优势,其次是抽水蓄能,最后是压缩空气储能。研究结果可为废弃矿井地下空间物理储能方式的选择提供参考。 展开更多

关键词 废弃矿井 物理储能 重力储能 压缩空气储能 抽水蓄能 层次分析法 评价体系

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基于Fluent的超重力场煤泥浮前脱泥设备结构内部流场仿真模拟

5

作者 王方源 刘令云 王照临 《佳木斯大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第2期46-50,共5页

研发一种新型超重力场煤泥水浮选前脱泥设备,通过Fluent软件对影响设备脱泥效果的五单因素即沉降槽板角度、沉降槽板上下比例、沉降槽板槽深、沉降槽板半径及排料挡板角度进行模拟仿真得出最佳的结构尺寸,结果表明:沉降槽板角度为45... 研发一种新型超重力场煤泥水浮选前脱泥设备,通过Fluent软件对影响设备脱泥效果的五单因素即沉降槽板角度、沉降槽板上下比例、沉降槽板槽深、沉降槽板半径及排料挡板角度进行模拟仿真得出最佳的结构尺寸,结果表明:沉降槽板角度为45°,沉降槽板上下比例为1∶3,沉降槽板槽深为3cm,沉降槽板半径为13cm,排料挡板角度为60°时,设备具有较好的脱泥效果。 展开更多

关键词 FLUENT 仿真模拟 沉降槽板 排料挡板

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煤气化细灰理化性质及其电磁波吸收性能

6

作者 高圣涛 张元春 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2559-2574,共16页

煤气化技术作为煤炭清洁利用的主要途径之一在中国得到快速发展,细灰是煤气化过程中不可避免产生的新型固体废物。国家对绿色、清洁生产和发展循环经济逐步推行,细灰的资源化利用和无害化处理技术成为实现煤气化技术环保效益和经济效益... 煤气化技术作为煤炭清洁利用的主要途径之一在中国得到快速发展,细灰是煤气化过程中不可避免产生的新型固体废物。国家对绿色、清洁生产和发展循环经济逐步推行,细灰的资源化利用和无害化处理技术成为实现煤气化技术环保效益和经济效益兼得的关键所在。以煤气化细灰为研究对象,对细灰进行干燥、球磨预处理得到中位径为2μm的样品,利用XRD、Raman、SEM、TEM和XPS等分析测试技术对其晶体结构、微观形貌、组成、分子构造和元素化学态进行表征,并测试了细灰电磁波吸收性能。结果表明:细灰中含有部分石墨化的碳和单质铁,具有较完整的孔隙结构,这为其作为电磁波吸收材料提供了可能性;细灰/石蜡吸波剂在较薄厚度下同时表现出较宽的有效吸收带宽和一定强度的反射损耗,当匹配厚度为1.7 mm时,该吸波剂在15.6 GHz时达到最小反射损耗值,为-17.6 dB,此时有效吸收带宽(反射损耗值≤-10 dB)达到4.2 GHz。此外,雷达散射截面模拟结果表明:该吸波涂层能有效降低完美导体基板的电磁波散射。 展开更多

关键词 煤气化细灰 电磁波吸收 煤炭清洁利用 理化性质 固体废物

原文传递

矿井掘进工作面富水区多点电源高分辨电法探测

7

作者 吴荣新 徐辉 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期123-130,共8页

为准确探查矿井掘进工作面富水区空间分布,提出了多点电源高分辨电法探测技术。在掘进工作面后方一次布置多道电极观测系统,从掘进工作面向后1/4测线电极依次作为供电点电源电极,采用单极−偶极装置采集数据,得到的视电阻率值视为多点电... 为准确探查矿井掘进工作面富水区空间分布,提出了多点电源高分辨电法探测技术。在掘进工作面后方一次布置多道电极观测系统,从掘进工作面向后1/4测线电极依次作为供电点电源电极,采用单极−偶极装置采集数据,得到的视电阻率值视为多点电源电测深数据。利用多点电源电测深成像结果,快速判别掘进工作面是否存在相对富水区,判断富水区是在掘进工作面前方还是后方;将探测范围划分出一系列目标单元,对多点源电测深数据,采用异常目标匹配滤波处理方法,得到探测范围相关度成像结果,其中高相关度值范围准确地反映了掘进工作面前后富水区的分布位置;利用实测多点电源电测深数据拟合一条理论模板曲线,采用比值法校正得到的多点电源测深比值数据能够有效消除巷道空腔及层状地层等因素的影响。在淮南矿业集团潘三矿掘进工作面探测实例表明,多点电源高分辨电法能够准确探查出掘进工作面富水区的位置,有效指导巷道掘进水害防治工作。 展开更多

关键词 矿井巷道 电法超前探 高分辨地电阻率法 富水区 视电阻率

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基于数值分析的煤炭自燃临界温度计算方法研究 被引量：2

8

作者 骆大勇 秦汝祥 刘振 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第10期132-136,共5页

煤炭温度是决定煤炭自燃发展程度的关键因素和可靠因素。煤炭自燃临界温度一般为70~80℃,为了能够及时采取有效措施将温度控制在临界温度以下,开展了通过测定CO体积分数计算煤岩自燃过程中煤体温度的研究。通过试验得出煤炭在低温氧化... 煤炭温度是决定煤炭自燃发展程度的关键因素和可靠因素。煤炭自燃临界温度一般为70~80℃,为了能够及时采取有效措施将温度控制在临界温度以下,开展了通过测定CO体积分数计算煤岩自燃过程中煤体温度的研究。通过试验得出煤炭在低温氧化过程中温度和CO体积分数数据,利用数值分析原理,建立温度与CO体积分数之间的关系模型,求解得出该模型的反函数,从而建立CO体积分数与煤炭自燃过程中温度的函数关系,实现了通过测定CO体积分数计算煤炭自燃过程中煤体温度的目的。许疃煤矿某工作面工程实例验证结果表明,该方法的预测精度能达到工程要求,为煤炭自燃临界温度的预测提供一种较为可靠的手段。 展开更多

关键词 煤炭自燃 临界温度 指标气体 温度预测

原文传递

煤层瓦斯测压下向钻孔自动排水实验装置研制

9

作者 徐毅豪 秦汝祥 +2 位作者 贾明乐 刘忠平 张成功 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第4期176-180,186,共6页

煤层瓦斯测压下向钻孔积水会导致测压不准,研究既能排水又不影响测压进程和测压结果的装置是下向钻孔测压亟待解决的难题。设计了自动排水装置,利用弹性膜实时感知排水时机,实现了自动化排水;试验研究了弹性膜弹性参数,确定膜的最佳厚度... 煤层瓦斯测压下向钻孔积水会导致测压不准,研究既能排水又不影响测压进程和测压结果的装置是下向钻孔测压亟待解决的难题。设计了自动排水装置,利用弹性膜实时感知排水时机,实现了自动化排水;试验研究了弹性膜弹性参数,确定膜的最佳厚度为0.3~1.0 mm;基于气体压力差与毛细作用力原理,推算了最优排水区间;在此基础上研制出一种煤层瓦斯测压下向钻孔自动排水实验装置并开展排水试验。试验结果表明:在测压气室气压为0.152×10^(5)Pa,排水管管径为15 mm,毛细管内径为0.2 mm、数量为950根时,排水速度为0.444 3 cm^(3)/s,该装置可以实现连续缓慢排水。 展开更多

关键词 钻孔积水 气体压力差 毛细作用力 连续缓慢排水 自动排水模块 弹性膜 最优排水区间

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煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想 被引量：157

10

作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-7,共7页

人民健康已成为国家优先发展战略,以煤工尘肺为主的职业安全健康问题严重制约“健康中国”发展。从煤矿粉尘现状、基础研究、关键技术装备、政策标准等方面系统总结分析煤矿粉尘防控与职业安全健康面临挑战,在此基础上,提出煤矿粉尘防... 人民健康已成为国家优先发展战略,以煤工尘肺为主的职业安全健康问题严重制约“健康中国”发展。从煤矿粉尘现状、基础研究、关键技术装备、政策标准等方面系统总结分析煤矿粉尘防控与职业安全健康面临挑战,在此基础上,提出煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想。该构想基于理工医多学科交叉融合,以大数据、云技术、人工智能和物联网等高新信息技术为支撑,创新“四位一体”科学研究方法,以煤矿无害作业、职业病精准治疗和职业安全健康智能预警等为核心,最终实现煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康。本文凝练了煤矿粉尘防控与职业安全健康6个主要关键科学问题,围绕煤矿粉尘产尘机理与高浓度粉尘分源高效防控理论、煤工尘肺多维度多层次生命信息流的发病机理、煤矿无尘化开采及粉尘精准防控技术与装备、煤工尘肺智能判识与精准诊疗技术装备、煤矿粉尘与职业安全健康智能预警等方面提出了5个主要研究方向。我国应加强理工医交叉融合协同创新与科研平台建设,深入开展基础研究工作,研发适合我国煤矿生产实际的成套技术与装备,重视示范工程建设和成果转化,加大政策支持力度和标准体系完善,构建煤矿粉尘防控及职业安全健康长效机制,实现煤矿无尘化作业和职业病少(零)发病,以煤矿职业安全健康助力健康中国发展。 展开更多

关键词 煤矿粉尘 职业安全健康 煤工尘肺 预警 防控

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深部采动响应与灾害防控研究进展 被引量：132

11

作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期716-725,共10页

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演... 掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。 展开更多

关键词 深部开采 采动响应 灾害防控 地质保障 多场耦合

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煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展 被引量：98

12

作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1557-1566,共10页

围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与... 围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警、煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警、煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析、煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等研究,开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置,研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置,建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法,提出了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法,构建了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践,表明能实现全面采集人机环参数,且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%,抗干扰等级不低于3级,系统监控预警准确率大于90%,实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。 展开更多

关键词 煤矿 典型动力灾害 风险判识 监控 预警

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我国煤岩动力灾害研究进展及面临的科技难题 被引量：44

13

作者 袁亮 王恩元 +2 位作者 马衍坤 刘玉冰 李晓亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1825-1845,共21页

随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警... 随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警关键技术,总结了煤岩动力灾害防治和风险管控措施及技术手段,提出了煤岩动力灾害预防及研究面临的科技难题和科学研究展望:在研究手段方面,研发能真实反映现场复杂地质条件、工程条件及其多场耦合作用过程的科研仪器,发展矿山动力灾害演化模拟与再现技术,揭示煤岩动力灾害的耦合演化机制;在危险区探测方面,进一步发展基于地球物理手段的工作面动力灾害危险区超前精细探测理论与技术,研发原位条件及采掘影响下煤岩层多参量时空分布钻测与反演技术;在风险评价方面,开展深部复杂地层和采掘工程耦合条件下灾害危险性评价关键指标及智能评价方法研究;在监测预警方面,建立煤矿多灾害融合监控预警平台,实现煤矿多灾害融合监控、智能预警和安全态势的准确分析;发展煤岩动力灾害的远程精准区域防治技术,实现煤岩动力灾害的超前区域防控;研究煤岩动力灾害事故数字化应急决策理论与关键技术,实现煤岩动力灾害智能应急决策。通过理论、技术及设备等系统研究,为实现动力灾害有效防控、保障煤炭资源安全高效开采提供保障。 展开更多

关键词 煤岩动力灾害 演化机理 风险评价 监测预警 防治与管控

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煤岩组合体界面效应与渐进失稳特征试验 被引量：31

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作者 杨科 刘文杰 +3 位作者 窦礼同 池小楼 魏祯 付强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1691-1700,共10页

煤岩体组合特征决定着煤和岩石组合形成整体结构的变形失稳,为分析煤岩高比对煤岩组合体受载时力学特性、能量转化规律与失稳破坏特征的影响,制作了3种高比的“岩-煤-岩”(RCR)组合试件,开展了煤岩组合试件的单轴压缩试验和PFC2D数值模... 煤岩体组合特征决定着煤和岩石组合形成整体结构的变形失稳,为分析煤岩高比对煤岩组合体受载时力学特性、能量转化规律与失稳破坏特征的影响,制作了3种高比的“岩-煤-岩”(RCR)组合试件,开展了煤岩组合试件的单轴压缩试验和PFC2D数值模拟试验,并基于RCR组合体声发射信号和宏观破坏特征分析,获得了组合体界面效应影响下的渐近失稳特征和声发射能量演化规律。研究结果表明:煤岩组合体的损伤破坏表现出渐近非连续特征,损伤破坏首先在煤岩组合体的煤体中发生、发展,煤体裂纹发育至煤岩交界面时被阻隔,受煤岩组合体界面效应的影响和裂纹尖端强应力链的持续集聚,裂纹最终从煤体扩展至岩石中煤岩组合体发生整体性瞬时破坏;随煤岩高比增大,组合体单轴抗压强度、弹性模量、宏观起裂破坏时间和瞬时失稳破坏时间均呈降低趋势且瞬时破坏时动力显现也逐渐被弱化。由于RCR组合体结构和弹性储能的差异性,导致裂纹在煤岩组合体中的扩展能力、速度和角度不同,进而组合体呈现出不同的破坏形态,但组合体破坏形式具有相似性,其中煤体以剪切破坏为主,顶底板砂岩以劈裂破坏为主。在煤岩组合体渐进破坏过程中煤体的破坏诱导了顶底板砂岩的破坏,而砂岩的破坏加剧了煤体的损伤破坏程度和瞬时破坏时动力显现强度,形成了煤体砂岩破坏互馈机制。RCR组合体受载时声发射信号有明显的时段性特征,当RCR组合体发生整体失稳时,声发射信号频率较低,声发射能量值达到历史最大,根据煤岩组合体声发射前兆信息的时频、时空规律性特征可对煤岩动力灾害孕育与发生进行实时监测,实现煤岩动力灾害的精准感知与超前预警。 展开更多

关键词 能量转化规律 界面效应 裂纹扩展 渐进非连续破坏特征 失稳破坏机理 动力灾害防控

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采动覆岩裂隙与渗流分形演化规律及工程应用 被引量：16

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作者 徐超 王凯 +5 位作者 郭琳 袁亮 李晓敏 赵春雨 郭海军 舒龙勇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2389-2403,共15页

高瓦斯煤层开采过程中,采动覆岩裂隙与渗透演化规律对卸压瓦斯运移及分区富集具有控制作用,因此如何定量化精准描述采动覆岩裂隙发育及渗透率分布特征是提高采空区及裂隙带瓦斯抽采效率的关键。本文以阳泉矿区平舒煤矿为工程背景,模拟... 高瓦斯煤层开采过程中,采动覆岩裂隙与渗透演化规律对卸压瓦斯运移及分区富集具有控制作用,因此如何定量化精准描述采动覆岩裂隙发育及渗透率分布特征是提高采空区及裂隙带瓦斯抽采效率的关键。本文以阳泉矿区平舒煤矿为工程背景,模拟工作面开采过程中覆岩移动变形与裂隙动态演化规律,引入分形几何理论定量描述采动覆岩裂隙产生和发育过程,进而推导裂隙岩体的分形渗透率模型,实现了覆岩裂隙瓦斯运移优势通道及渗透率非均匀分布规律的精细表征。研究表明:随着工作面的不断推进,采动覆岩裂隙不断向前向上发育,覆岩裂隙发育总体表现为采空区两侧高度发育,中部压实的“双峰”状分布规律;采空区两侧的竖向破断裂隙区分形维数分别达到1.143,1.151,明显大于其他区域,是采动裂隙充分发育区和卸压瓦斯运移优势通道;根据裂隙岩体的分形渗透率模型,计算得到垮落带渗透率为1×10^(-5)~4×10^(-5)m^(2),裂隙带渗透率为8.9×10^(-9)~9.8×10-7m^(2);覆岩裂隙带内渗透率分布存在明显分区现象,总体呈现两侧高、中间低的“马鞍形”特征,高渗透区域主要集中于近工作面侧采空区(沿走向长度0~30 m)以及近开切眼侧采空区(沿走向长度110~150 m)的范围内,高渗透率区域的垂向上限可以达到煤层以上35 m;基于此提出试验工作面高、低位抽采巷道的技术参数并进行应用,取得了良好的采空区及裂隙带卸压瓦斯抽采效果。该研究对推动采动覆岩裂隙与渗流演化规律从理论到实践的应用具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 采矿工程 采动覆岩 裂隙发育 渗流演化 分形特征 渗透率模型

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真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究 被引量：12

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作者 杨科 刘文杰 +2 位作者 马衍坤 许日杰 池小楼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期15-27,共13页

煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学... 煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律。研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被“弱化”。当界面处煤体裂隙尖端的应力大于“弱化”后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态。(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由“高频低能”向“高频高能”转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主。(3)受冲击动载影响,顶底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出“高频高能”的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测。(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作用下静载水平较低,但煤岩组合体的抛射质量和抛射碎块的分形维数较大、平均破碎块度较小,说明动载对煤岩组合体的破坏起到了正向激励的作用,静载为煤岩体动力破坏提供了应力和能量条件。 展开更多

关键词 采矿工程 冲击地压 动静耦合加载 煤岩组合体 动力显现特征 前兆信息规律

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麻地梁煤矿智能化开采研究 被引量：11

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作者 许日杰 杨科 +1 位作者 吴劲松 阚磊 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期9-15,共7页

现有的煤矿智能化开采研究成果未结合生产实践具体阐述智能化开采关键技术在煤矿的应用情况。以麻地梁煤矿为工程背景,阐述了该煤矿智能化开采建设成果——十大智慧系统,即智能调度远程集控系统、设备智能预警与远程会诊系统、智能采煤... 现有的煤矿智能化开采研究成果未结合生产实践具体阐述智能化开采关键技术在煤矿的应用情况。以麻地梁煤矿为工程背景,阐述了该煤矿智能化开采建设成果——十大智慧系统,即智能调度远程集控系统、设备智能预警与远程会诊系统、智能采煤系统、智能掘进系统、智能胶带运输系统、无人值守一体化煤质运销管控系统、智能交通安全管控系统、互联网+远程办公系统、物联网+智能仓储快递服务系统、智能通风系统的关键技术及应用效果。指出了现阶段煤矿智能化开采中存在的关键问题,包括思想理念亟需转变,前期投入大、投入产出比不平衡,开采模式适应性差,人才培养体系不健全,关键技术创新不够等。为解决上述问题,提出应进一步增强智能子系统间的相互协同性,推进智能机器人研究,提高设备自主感知、分析、决策能力,构建智能煤矿顶层架构与大数据应用中心等,以实现煤炭智能开采、运输与销售,提高矿井生产效率,保障工人生命安全,实现井下无人(少人)开采目标。 展开更多

关键词 煤矿智能化 智能化开采 智能采煤 智能掘进 智能运输 智能通风 5G

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煤炭工业全生命周期碳排放核算与影响因素 被引量：7

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作者 李姗姗 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2925-2935,共11页

煤炭工业低碳转型既是其实现高质量发展的内在要求,也是落实国家“双碳”战略目标的重要抓手。“双碳”目标对煤炭工业碳减排提出了更高要求,精准把控煤炭工业减排降碳现状是高质量实现“双碳”目标的基础与前提,本研究旨在对煤炭工业... 煤炭工业低碳转型既是其实现高质量发展的内在要求,也是落实国家“双碳”战略目标的重要抓手。“双碳”目标对煤炭工业碳减排提出了更高要求,精准把控煤炭工业减排降碳现状是高质量实现“双碳”目标的基础与前提,本研究旨在对煤炭工业全生命周期碳排放量及影响因素进行研究。以中国煤炭工业为研究对象,从开采分选、运输、加工转换、消费利用4个阶段对煤炭工业的碳排放进行核算,并进一步对煤炭消费物质流及煤炭工业全生命周期碳流通进行分析,最后使用MDI模型对我国煤炭工业碳排放的驱动因素进行解析。结果表明:(1) 2000—2020年中国煤炭工业碳排放量年均增长6.39%,其中加工转换阶段为煤炭工业碳排放的主要贡献者,其碳排放量从129 623万t增加到500 365万t,年均增长6.99%。(2) 2020年煤炭工业各子行业碳排放从大到小依次为:煤发电工业(53.41%)、黑色金属冶炼及压延加工业(17.88%)、煤制热工业(9.73%)、非金属矿物制品业(5.86%)、化学原料及化学制品制造业(5.86%)、煤炼焦工业(1.35%)等。(3)对煤炭工业碳排放表现为正向驱动效应的因素为经济发展(1 179 835万t)、碳强度(120 579万t)、人口规模(58 985万t);对煤炭工业碳排放表现为负向抑制效应的因素为能源效率(-523 272万t)、能源结构(-149 807万t)、产业结构(-141 118万t)。研究是对算清煤炭供需“大账”需求的重要响应,有助于靶向制定煤炭工业减排降碳引导策略,助推煤炭工业“双碳”战略尽快实现。 展开更多

关键词 煤炭工业 碳排放 全生命周期 低碳转型

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煤炭安全智能精准开采关键技术与应用 被引量：7

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作者 袁亮 吴劲松 杨科 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期861-868,共8页

针对煤矿数据信息孤岛的问题,介绍了我国矿山综合地质保障技术进展和主要内容,阐述了煤炭设备智能感知与健康监测研究进展,总结了煤矿灾害风险智能判识技术手段,综述了近年来我国在煤炭安全智能精准开采方面的关键技术进展,并对未来的... 针对煤矿数据信息孤岛的问题,介绍了我国矿山综合地质保障技术进展和主要内容,阐述了煤炭设备智能感知与健康监测研究进展,总结了煤矿灾害风险智能判识技术手段,综述了近年来我国在煤炭安全智能精准开采方面的关键技术进展,并对未来的发展方向和挑战进行了思考。煤炭安全智能精准开采的核心在于传感与感知技术的发展、数据处理与分析手段的应用。通过传感与感知技术获取煤矿地质信息和监测信息,实现对设备状态的智能感知、健康分析;利用矿山的实时监测、数据挖掘、智能优化和远程控制,实现矿山的优质高效开采;综合数据清洗、特征提取、模型建立、融合算法等方法,实现对煤层动力灾害的智能监测和决策,提高煤炭开采的效率和安全性。以期建立一个集感知、分析、决策和控制为一体的智能系统,实现矿山生产过程的自动化、智能化、安全化和无人化,提高矿山的资源利用率、生产效率和环境保护水平,同时降低矿山的安全风险和生产成本。 展开更多

关键词 安全精准开采 煤矿智能化 5G通感 数据挖掘 设备全生命周期管理

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低温和低压环境下炸药爆炸冲击波的传播特性 被引量：7

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作者 李瑞 李孝臣 +3 位作者 汪泉 袁玉红 洪晓文 黄寅生 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期16-26,共11页

针对高海拔或高空的低温、低压环境对炸药爆炸冲击波传播的影响,利用量纲分析理论和AUTODYN有限元软件,研究了低温、低压及海拔高度对炸药爆炸冲击波参量(峰值超压、比冲量和波阵面运动轨迹)的影响规律,建立了相应的计算公式,并通过数... 针对高海拔或高空的低温、低压环境对炸药爆炸冲击波传播的影响,利用量纲分析理论和AUTODYN有限元软件,研究了低温、低压及海拔高度对炸药爆炸冲击波参量(峰值超压、比冲量和波阵面运动轨迹)的影响规律,建立了相应的计算公式,并通过数值模拟和实验数据进行了对比验证。结果表明,该计算公式可以有效预测低温和低压环境下炸药爆炸冲击波参量。环境压力降低,爆炸冲击波峰值超压和爆炸远场(比例距离Z>0.2 m/kg^(1/3))比冲量减小,冲击波传播速度增大。环境温度降低,冲击波比冲量增大,传播速度降低,峰值超压影响不大。海拔高度在0~9000 m范围内,每升高1000 m冲击波峰值超压和爆炸远场比冲量分别平均降低约3.9%和3.2%。海拔升高,爆炸近场冲击波传播速度升高,爆炸远场冲击波传播速度则降低。高海拔环境下低压对冲击波峰值超压和比冲量的影响大于低温,爆炸近场冲击波传播速度取决于低压的影响,爆炸远场冲击波传播速度取决于低温的影响。 展开更多

关键词 爆炸冲击波 高海拔 低温环境 低压环境 传播特性

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