煤炭学报杂志

浅埋深工作面覆岩“悬臂梁-铰接岩梁”结构的提出与验证

关键词: 浅埋煤层  岩层结构  支架围岩关系  

浅埋深煤层开采后,受其特殊的地质赋存条件影响,覆岩中无法形成完整“三带”,所形成的承载结构也不能稳定存在,结构失稳后形成浅埋深煤层特殊的顶板来压特征。以浅埋煤层特殊的顶板破断及运动特征为基础,通过相似模拟和离散元模拟2种方法探索浅埋深长壁工作面岩层破断运动特征及覆岩结构形式,提出浅埋深工作面覆岩中“悬臂梁-铰接岩梁”组合岩层...

采动覆岩结构演化特征及对地表沉陷的影响分析

关键词: 覆岩  力学分析  离层  沉陷  预计模型  

为掌握地下煤矿采空区覆岩层破坏特征及其对地表沉陷影响,准确预计地表移动变形值,针对不同的开采进度,从土力学与材料力学角度出发,分析了煤层上覆岩层结构变化特征,将其概化为3种形态梁模型:简支梁、悬臂梁、砌体梁,并考虑采空区是否充满与多层梁共存状态的情况,分别建立了相应的力学模型进行相关力学分析,依据公式推演分析了各阶段覆岩层的破...

采动影响下断层活化机理及影响因素分析

关键词: 断层活化  影响因素  裂隙损伤发育  断层带岩体滑移  断层带岩体性质  开采沉陷  

采场模型试验应力(压力)测量系统研制及应用

关键词: 模型试验  应力监测系统  支承压力监测系统  顶板支护模拟系统  

依托自主研制的采场模型试验系统,研制了与之配套的低扰动、高精度、高效率应力(压力)测量系统,包括工作面超前支承压力监测系统、顶板支护模拟系统和等弹模弱扰动模型应力监测系统3部分。测量系统标定结果表明,超前支承压力监测系统输出值稳定,受载与输出值线性度高;顶板支护模拟系统基于液压控制原理,具有线性度高、重复性好、力学性能稳定等...

直接拉伸荷载下大理岩和砂岩的Kaiser效应与频谱特性分析

关键词: 直接拉伸  循环加卸载  声发射  kaiser效应  频谱分析  

利用微机控制电子万能试验机,对2种大理岩和1种砂岩进行直接拉伸条件下的循环加卸载试验,分析了岩石损伤破坏全过程的声发射特性和频谱特征。结果表明:循环加卸载试验中,3种岩石表现出明显的Kaiser效应,低应力时岩石记忆滞后,高应力时岩石记忆缓慢提前。随着循环次数的增多,岩石声发射的剧烈程度在逐渐增加,Felicity比值逐渐单调下降,弹性模量逐...

多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型

关键词: 动态变化  非线性  耦合损伤因子  本构模型  数值模拟  

为了研究节理和完整岩块各自属性及其相互作用对岩体本构特性产生的影响,考虑了节理和完整岩块力学参数在受荷过程中的动态变化,定量地分析了节理变形对完整岩块的耦合损伤作用,并采用整合节理和完整岩块本构方程的方法,建立了多节理岩体的非线性本构模型。首先由单一节理试验成果推导出节理的法向闭合、剪切和剪胀3类刚度表达式,组合成节理刚度...

椭圆形钻孔应力场解析解及水力压裂特性

关键词: 椭圆形钻孔  解析解  水力压裂  预测  

地下储层岩石在钻探之前处于原岩应力状态,钻孔成孔是在煤岩有侧限地应力下完成的。在钻孔时,孔周围应力重新分布,使圆形钻孔在地应力作用下呈椭圆状。因此,在进行水力压裂时,增压水可能作用于椭圆形孔壁。通过合理的物理假设,根据复变函数理论,求解出椭圆形钻孔在远场应力和钻孔内压(椭圆长轴两端的局部对称荷载)共同作用下的钻孔周围应力场解...

考虑流变的两向不等压深埋软岩巷道围岩塑性区近似解

关键词: 两向不等压  深埋软岩巷道  塑性区  流变  近似解  

深埋软岩巷道围岩通常表现出较明显的流变特性,为确定两向不等压深埋软岩巷道围岩的塑性区,跳过围岩复杂的流变变形过程,直接以达到稳定后的巷道围岩为研究对象。稳定深埋软岩巷道围岩的峰值应力为一定围压下的长期强度,基于这一点并在考虑岩体峰后应变软化特性的情形下将围岩分为弹性区、塑性软化区和破裂区;然后,从轴对称应力场塑性区公式出发...

不同钻孔深度下应力扰动对泥岩力学特性的影响

关键词: 应力扰动  力学强度  钻孔触探法  支护强度  

针对巷道围岩强度测试中泥岩取芯率低、常忽略应力扰动影响和应力扰动分区困难的3个问题,开展了理论分析、现场实测、试验研究。为获得不同深度处泥岩强度,采用钻孔触探法进行原位测定。基于钻孔触探法边界面上受集中力模型,理论分析应力扰动程度与探针临界压力的关系,结合钻孔窥视、RQD、实验室矿物成分、单轴抗拉强度等分析手段,对比研究了不...

单轴压缩下尾砂胶结充填材料次声波特性试验研究

关键词: 尾砂胶结充填材料  次声波  灰砂比  关联维数  主要频率  

尾砂胶结充填体常作为地下矿山重要承载单元,其稳定性对矿山的安全开采十分重要。近年来,国内外学者对岩石变形破坏过程中的次声波信号开展了试验研究,但对尾砂胶结充填体变形破坏过程中次声波信号的研究却鲜有报道。为此,开展了尾砂胶结充填材料的次声波试验研究。制备了3种不同灰砂比的尾砂胶结充填材料试件,在RMT-150C岩石力学试验加载系统上...

破裂石灰岩在渗透压-应力耦合作用下渗流特性研究

关键词: 岩石力学  石灰岩  渗透率  破坏模式  

为探讨不同围压作用下破裂岩石的渗透特性,选取吉林省甄峰岭隧道区石灰岩为研究对象,利用多场耦合的岩石伺服三轴仪分析了不同围压作用下破裂石灰岩的渗透率随净围压以及渗透压的变化规律,研究了破裂石灰岩在围压加卸载过程中以及渗透水压变化过程中的渗透率变化。并对试验数据进行非线性拟合,得到破裂试样渗透率随净围压变化的关系式,又采用FLA...

基于核磁共振技术的泥岩水化损伤孔隙结构演化试验

关键词: 核磁共振  泥岩  水化损伤  孔隙结构  微细观  

岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、不同浓度和不同pH值的水化学溶液,对其进行浸泡试验。基于核磁共振测试(NMR)技术得到了岩样在不同浸泡时间的横...

地铁基坑爆破振动作用邻近高层框架建筑物结构动力响应

关键词: 爆破振动  高层建筑  数值模拟  控制药量  放大效应  

为保证城市地铁基坑工程爆破开挖过程邻近高层建筑的安全稳定,分析爆破振动作用下建筑结构动力响应特性是其关键。以武汉地铁8号线洪山路站—小洪山站区间竖井基坑工程为工程依托,通过现场爆破试验及振动测试,分析基坑开挖爆破振动沿地表衰减规律及其对建筑物结构的影响;同时,采用LSDYNA动力有限元数值计算方法,结合爆破试验测试结果,验证数值计...

高压水射流环形割缝深度理论模型及应用

关键词: 高压水射流  煤体破坏准则  环形割缝深度  

我国煤层透气性系数普遍较低,尤其进入深部开采后,煤层表现出高地应力、高瓦斯压力和低渗透性等特征,采用高压水力割缝降低煤层地应力,增加煤体透气性,提高煤层瓦斯抽采效率是技术发展方向之一。针对不同煤层地质条件,煤层采用水力割缝的相关技术参数设计主要依据经验判断,可能导致煤层水力割缝钻孔控制不均匀存在空白带或两相邻钻孔割穿而影响...

基于NMR的煤体孔隙结构表征及气液两相渗流研究

关键词: 核磁共振  氮气驱水  t2谱  孔隙结构  气液两相渗流  围压  

煤矿开采逐渐走向深部,深部煤岩体表现为复杂的孔隙结构及低渗透特性,因此正确认识气体与水在煤岩等低渗岩土介质中的渗透规律、表征煤岩孔裂隙结构网络对于深部开采具有重要意义。核磁共振在研究煤岩孔隙结构和渗流路径方面具有快速无损的特征。为研究深部煤体在氮气驱水与渗流过程中的流体运移和分布,以及深部煤体原始状态与各级围压状态下的...

不同煤阶煤样孔隙结构表征及其对瓦斯解吸扩散的影响

关键词: 煤阶  孔隙结构表征  微孔  扩散通道  瓦斯解吸扩散规律  

半封闭管道内瓦斯-煤尘耦合爆炸实验研究

关键词: 瓦斯  煤尘  耦合爆炸  最大爆炸压力  最大压力上升速率  

瓦斯-煤尘耦合爆炸事故危及煤矿工业的健康发展。为进一步研究半封闭垂直空间内瓦斯和煤尘耦合爆炸的压力规律,自制了包括爆炸腔和传播管道以及配套设备的半封闭垂直管道系统,其中爆炸腔和传播管道同时收集压力数据。在系统内进行25,50,100,200 g/m^34种煤尘浓度下45,75,106,150μm 4种粒径与9%瓦斯耦合爆炸的实验,通过实验数据结合理论对比分析...

瓦斯抽采钻孔封孔质量检测及定量评价方法

关键词: 封孔质量  漏风率  两堵一注  定量评价  

封孔质量是决定钻孔抽采效果的关键因素之一,长期以来封孔质量都是通过抽采浓度、抽采纯量等参数间接地反映,缺乏封孔质量的定量检测手段和定量评价方法。为了对瓦斯抽采钻孔内的漏风点进行精准定位,对钻孔各漏风点的漏风量进行定量计算,建立瓦斯抽采钻孔封孔质量的分级与评价方法,在分析钻孔封孔质量影响因素的基础上,研究了封孔漏风条件下,钻...

煤低温氧化与热解过程的传热特性对比研究

关键词: 热扩散系数  比热  导热系数  不确定度  

煤的热性能在煤自燃传热过程中起着重要的作用,而热物性参数又是决定物质传热能力的内在因素。以新疆艾维尔和硫磺沟煤样为研究对象,运用LFA457型激光导热分析仪,测试了30~300℃煤体热扩散系数、比热以及导热系数。实验结果表明:在240℃之前,随着温度的升高,热扩散系数逐渐降低,比热逐渐升高,氮气和空气条件下的热扩散系数和比热的变化趋势比较...

降温型聚氨酯/纳米粉煤灰注浆材料的降温机理分析

关键词: 降温  聚氨酯  水合盐  注浆材料  

针对普通聚氨酯注浆材料固化反应温度高,矿井注浆过程中存在冒烟、遗煤自燃等隐患,在以纳米级粉煤灰为骨料添加的基础上,分别选取NH 4 Al(SO 4)2·12H 2 O,NH 4 Cl 2种水合盐,与聚醚多元醇GR4110B等助剂配成A组分,以Ba(OH)2·8H 2 O与聚醚多元醇TMN450配成B组分,以异氰酸酯为C组分,通过原位聚合法制备出1种新型降温型聚氨酯/纳米粉煤灰注浆材料。...

咪唑类离子液体抑制煤氧化热动力学参数的研究

关键词: 煤  离子液体  动力学  表观活化能  机理函数  

煤自燃灾害是威胁我国煤炭资源保护与利用的主要灾害之一,不仅造成巨大的经济损失,而且释放大量有毒有害气体,引发严重的生态问题。阻化技术在防治煤自燃方面取得了很好的效果,而离子液体以其优良的物理化学特性以及绿色环保等优点,在煤自燃防治领域受到广泛关注。煤自燃的发生是由于煤和氧的反应,通过自活化等因素提供反应动力。为了考察咪唑类...

煤系页岩储层孔隙结构特征和演化

关键词: 煤系页岩  页岩气储层  孔隙类型  孔隙结构  演化特征  页岩含气性  

微地震双差定位成像技术及煤层水力压裂的应用

关键词: 煤层气  水力压裂  微地震监测  双差定位  层析成像  裂缝参数  

在煤层气水力压裂工程中,微地震传感器记录的数据不仅包含了震源位置信息,同时还携带了弹性波旅行途经的地层速度结构信息等。利用双差定位成像方法对煤层气开采水力压裂微地震监测数据进行反演处理,可在确定地层裂缝位置的同时获得地层岩石弹性速度空间分布特征信息。首先,基于地震波射线理论,介绍了经典双差震源定位的基本算法可获得消除地层...

基于最小二乘多项式分段拟合的全区时间域电磁视电阻率直接计算

关键词: 时间域电磁  全区视电阻率  最小二乘  多项式拟合  

时间域电磁视电阻率计算中,由于感应电压与视电阻率的关系是非单调函数,无法通过感应电压直接计算。现有方法主要是晚期视电阻率近似计算法、核函数逐步逼近法和核函数平移法。晚期视电阻近似计算法在早期和中期产生计算误差;核函数逼近法需要多次逐步计算逼近目标电阻率,计算时间较长;核函数平移法需要通过插值方式计算各时间道所对应的实测截...

围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究

关键词: 堵水帷幕  强度弱化  数值模拟  稳定性分析  

为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区工程地质、水文地质资料的基础上,建立堵水帷幕三维地质、数值...

采煤塌陷区景观格局尺度效应及变化特征分析

关键词: 采煤塌陷区  景观格局  尺度  移动窗口  梯度分析  

以微山县地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区,选取适宜的景观格局指数,基于景观生态学的尺度效应理论,找寻最适宜的景观格局空间分析粒度;采用移动窗口法,进行适宜空间分析幅度的选取,在此基础上进行研究区景观格局分析及纵向样带上景观格局梯度分析,以实现景观格局变化特征的空间量化表达。结果表明:50 m和250 m为研究区较适宜的景观格局空间...

干扰流化床中粗煤泥颗粒运动轨迹数值分析

关键词: 粗煤泥  tbs  运动轨迹  数值模拟  小波分析  

干扰床分选机(Teetered Bed Separator,TBS)对粗煤泥的分选,本质上是不同密度和粒度的颗粒在流化床流场中运动轨迹差异化的过程,因此分析研究不同性质的颗粒的运动轨迹可以直观地识别颗粒的最终分选状态,从而评判分选效果的好坏。本文使用Fluent软件提供的基于拉格朗日-欧拉方法研究颗粒运动的DPM模型,模拟计算密度为1550 kg/m^3、不同粒度的粗...

水煤浆稳定性快速测定方法的研究

关键词: 水煤浆  温度  稳定性  加速失稳  稳定性分析仪  

目前常用的水煤浆稳定性评价方法均存在测试周期较长、表征结果不准确等问题。为了缩短水煤浆稳定性的测试周期,选取了温度作为加速试验条件,采用Turbiscan Lab稳定性分析仪客观、定量地研究了温度30~55℃对水煤浆稳定性的影响。结果表明,在测试时间内,随着温度的升高,由仪器给出的水煤浆稳定性指数TSI值逐渐增大,说明浆体越来越不稳定。此外,为...

煤沥青中β树脂热转化产物的微观结构

关键词: 煤沥青  热转化产物  微观结构  

分别以甲苯和喹啉为萃取剂对3种典型沥青(中温沥青、热缩聚改性沥青和氧化改性沥青)进行二级溶剂萃取-热过滤-蒸馏处理,得到3种β树脂(依次命名为β-1,β-2和β-3)。利用元素分析仪、TGA和FTIR结合分峰拟合的方法对3种β树脂的基础物性进行了研究。对3种β树脂进行热转化和炭化处理制备得到3种β树脂基沥青炭(分别命名为β-1-C 500-P,β-2-C 500-P和β-3-C...

单颗粒煤粉燃烧过程数值模拟及实验研究

关键词: 煤粉  燃烧  数值模拟  mckenna燃烧器  

为探究入射角度对煤粉挥发分析出的影响,针对单颗粒煤粉在McKenna燃烧器中的着火和燃烧过程,采用Realizable k-ε湍流模型模拟气相运动,采用P1模型模拟颗粒与周围气体间的辐射换热,采用离散颗粒模型(DPM)模拟煤粉颗粒的运动与相互作用,采用化学逾渗脱挥发分(CPD)模型模拟煤粉的热解过程,结合挥发分燃烧和焦炭燃烧模型,根据煤粉元素分析及工业分析...

五彩湾煤热解的反应分子动力学研究

关键词: 五彩湾煤  热解  二次反应  反应力场  分子动力学  

采用基于反应力场的分子动力学方法研究准东五彩湾煤的热解过程。首先,对五彩湾煤样进行元素分析、13 C核磁分析以及X射线光电子能谱分析,发现五彩湾煤中芳香化合物主要以萘的形式存在,羟基或醚氧基、羰基和羧基为主要的含氧官能团,分别占56.90%,23.94%和19.16%;其次,基于实验表征结果对经典的Hatcher低阶煤分子模型进行修正,构建了五彩湾煤有机...

基于SVR与特征变量选择方法的煤炭发热量预测

关键词: 发热量  预测  svr  特征变量  

目前应用较多的煤炭发热量预测模型主要以传统的线性回归模型为主,且大多以灰分、挥发分、固定碳等工业分析数据为主,而较少考虑元素分析指标对发热量预测效果的影响。因此,此类方法存在对煤的发热量预测精度低、适用范围窄的缺陷。本文基于我国不同地域的60组煤质分析样本,同时考虑工业分析和元素分析指标对发热量的影响,采用平均影响值法(Mean...

低黏结剂配比下无烟煤的成型与机理

关键词: 无烟煤  膨润土  改性生物质  气化型煤  机械强度  成型机理  

吸附剂表面含氧官能团对苯酚吸附特性的分子动力学模拟

关键词: 分子模拟  含氧官能团  吸附作用  含酚废水处理  

煤、炭及氧化石墨烯对酚类化合物有良好的吸附性,常用作吸附剂去除含酚废水中的有害物质。上述吸附剂表面含氧官能团复杂多样,含氧官能团对酚类化合物的吸附作用尚未明确。本文采用石墨烯基底作为煤、炭等吸附剂的模型,分别采用羧基、羟基和羰基对基底进行修饰。利用分子动力学模拟方法,研究苯酚在不同含氧官能团改性吸附剂基底上的吸附过程,从...

天然褐铁矿添加剂对无烟煤燃烧及NOx排放的影响

关键词: 褐铁矿  无烟煤  燃烧行为  氮氧化物  催化  

采用煤粉添加剂技术改善煤粉燃烧效率和NO x排放是煤炭节能减排领域的研究热点。本文选用天然褐铁矿为添加剂,探究不同添加量褐铁矿对无烟煤燃烧行为及NO x排放的影响。试验分为3部分,采用热重分析(TG)褐铁矿对无烟煤燃烧行为的影响,选取200~300目的褐铁矿及无烟煤,取无烟煤与不同添加量(2%,5%,10%,20%)褐铁矿研磨充分后,放入样品坩埚,热重从室...

自动化工作面刮板输送机横向移动矩形模型计算方法

关键词: 刮板输送机  横向弯曲理论  数学模型  

针对冀中能源集团郭二庄煤矿、葛泉煤矿等矿普遍存在的综采工作面刮板输送机横向弯曲推移过程中存在的弯曲段长度过长、刮板输送机装煤效果不好等实际难题,根据综采工作面刮板输送机的横向弯曲移动和纵向运输的实际状况和规律,通过建立刮板输送机横向弯曲分步移动模型,分析研究了刮板输送机横向分段推移时弯曲段的形成过程和机理,揭示了刮板输送...

井下混合动力无轨胶轮车驱动系统模糊逻辑控制策略研究

关键词: 无轨胶轮车  混合动力  模糊逻辑  控制策略  测控系统  

目前,煤矿井下无轨胶轮车以防爆柴油机或蓄电池作为动力来源,存在着诸多技术不足和现实问题,例如,防爆柴油机驱动系统尾气污染严重、油耗高、工作效率低,防爆蓄电池驱动系统动力不足、续航能力较差等。混合动力是一种在乘用车领域已发展较为成熟的环保节能驱动技术,若能将其应用于井下无轨胶轮车,将能较好地解决这些问题。但是,目前对矿用车辆混...

基于工况识别和马尔可夫链的混合动力地下铲运机功率预测

关键词: 混合动力地下铲运机  工况识别  马尔可夫链  功率预测  

混合动力地下铲运机具有工作环境恶劣、运行工况特殊、动力系统复杂且需求功率变化幅度大的特点,控制策略难以实现功率的最优分配,因此需要对混合动力地下铲运机需求功率进行有效预测,而传统单一预测模型难以准确地预测其需求功率。针对上述问题,提出了一种基于工况识别和马尔可夫链的混合动力地下铲运机需求功率预测方法。首先,介绍了混合动力...

基于优化的LSSVM-HMM混合动力铲运机故障预测

关键词: 故障预测  最小二乘支持向量机  隐马尔科夫模型  人工鱼群算法  

混合动力铲运机工作环境恶劣,电气系统复杂,故障原因耦合性强,故障种类多,数据大多呈非线性关系,针对传统单一的方法难以精确预测铲运机电气系统故障的问题,提出了一种把最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)和隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)相结合并进行改进的故障预测方法。首先用历史时刻的铲运机运行状...

矿用锚杆钻机机械臂动力学不确定性分析

关键词: 锚杆钻机  机械臂  动力学方程  区间分析  不确定性估计  

矿用锚护钻机是现代化矿井巷道支护过程中高效、安全的自动化设备,其中锚护机械臂是完成支护作业的关键部件。因加工装配误差、材料缺陷、使用磨损、井下工作环境恶劣和操作人员工作强度大等因素,将导致矿用锚杆钻机-机械臂的动力学系统的不确定性问题更为突出。以锚护机械臂为研究对象,基于拉格朗日理论推导出了锚护机械臂的动力学模型。将区间...