国家自然科学基金(51304112)
- 作品数：23 被引量：88H指数：6
- 相关作者：张春华王继仁郝晋伟郝朝瑜黄戈更多>>
- 相关机构：辽宁工程技术大学阜新矿业（集团）有限责任公司大同煤矿集团有限责任公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省高等学校优秀人才支持计划国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程天文地球更多>>
- 煤层钻孔自适应动态密封技术及系统研究被引量：2
- 2016年
- 顺层瓦斯抽采过程中,受采动影响和钻孔周围煤体蠕变等作用,致使钻孔及其周围煤体发生动态变形并产生新的裂隙,增大抽采漏风量,造成抽采瓦斯浓度偏低、钻孔服务时间短,抽采困难与资源浪费等。根据抽采钻孔动态形变规律,应用多孔介质渗流力学和钻孔密封理论研究了以封孔器和密封液相互配合为基础的自适应动态密封关键技术与理论体系。研究表明,通过对钻孔实施动态密封,在20k Pa左右的抽采负压条件下,单孔瓦斯抽采浓度达90%以上,单孔纯瓦斯流量提高2—3倍。
- 刘南南张春华郝晋伟
- 关键词：瓦斯抽采瓦斯浓度
- 构造松软煤层钻孔多应力耦合分区失稳机理研究被引量：5
- 2016年
- 构造松软煤层瓦斯抽采过程中,钻孔易发生形变、缩径及坍塌等失稳现象,从而造成钻孔及密封失效、抽采阻力增大和抽采瓦斯浓度偏低等问题。针对上述难题,基于原岩应力作用下松软煤层的力学性质及瓦斯赋存条件,分析瓦斯应力对钻孔失稳的动力效应,并通过理论及数值方法对巷道一次采动及钻孔二次采动过程中各采动因素对钻孔周围煤体弹塑性区应力峰值及范围的影响进行研究分析。结果显示:初始应力及采动半径的增大或内聚力及内摩擦角的降低均会不同程度造成应力峰值或弹塑性区域的增大,从而增加钻孔失稳的概率及范围。进而根据钻孔方向上不同应力耦合作用及采动弹塑性区域提出了钻孔分区失稳机理,对构造松软煤层钻孔密封及护孔具有重要指导意义。
- 郝晋伟张春华
- 关键词：松软煤层构造应力应力耦合
- 综合防冲技术在五龙煤矿的实践
- 2014年
- 本文介绍了五龙煤矿3322B工作面概况和发生冲击地压的情况,并以3322B工作面为例,介绍了五龙煤矿的综合防治冲击地压技术实践及经验,相关预防冲击地压技术对于其他具有冲击地压危险的煤矿具有借鉴意义。
- 刘智赵士聪计占民
- 关键词：冲击地压卸压防冲集中应力
- 正压密封方法数值模拟及其在矿井防灭火中的应用被引量：6
- 2015年
- 为控制采空区火灾和防止有毒有害气体外泄,基于矿井空气流动理论和均压防灭火方法,建立气室注氮正压控制密闭漏风数值模型。分析气室内氮气正压对采空区密闭漏风行为的控制规律,并以恒大煤矿2132工作面采空区火灾控制为实例进行验证。实例结果表明,在气室内连续注入的氮气的相对正压作用下,通风巷道向采空区漏风的速率迅速减小,并最终停止和反向,形成由气室向通风巷道微量漏氮状态;当采空区抽采负压在-300 Pa,瓦斯流量为30 m3/min,瓦斯体积分数为70%时,保持气室注氮流量0.2 m3/min、正压15 Pa,回风巷处采空区内O2体积分数在1天内降至5%以下,C2H2在3日内消失,C2H4在15日内消失,CO在26日内消失,温度在35日后降至30℃以下,采空区火灾得到控制。
- 张春华张敏王继仁
- 关键词：采空区瓦斯燃烧矿井防灭火注氮密封
- 基于PCA-ELM的矿井瓦斯涌出量预测被引量：2
- 2016年
- 为进一步提高矿井瓦斯涌出量的预测效率和精度,将主成分分析法(PCA)和极限学习机(ELM)神经网络相结合,建立基于PCA-ELM的矿井瓦斯涌出量预测模型。运用主成分分析法对矿井瓦斯涌出量影响因素样本进行主成分提取,去除各变量之间的线性相关,得到降维后的有效因子。再将这些有效因子作为ELM神经网络的输入层进行训练和预测,借助ELM神经网络不需较多参数调整、学习速度快、泛化性能好的特点,进行快速准确的预测。利用某典型矿井的实测数据进行实例分析,PCA-ELM方法预测的最大误差为0.2589,最小误差为0.0312,平均误差为0.1370,结果表明该预测模型预测速度快、精度高,能够用于矿井瓦斯涌出量预测。
- 李兵张春华李心杰王雪峰
- 关键词：瓦斯涌出量主成分分析极限学习机
- 本煤层固液耦合流体壁式密封技术开发及应用被引量：6
- 2015年
- 针对本煤层瓦斯抽采钻孔密封性差、封孔长度不够、钻孔形变较大、钻孔及周围煤体漏风严重等造成抽采瓦斯浓度偏低、衰减速度较快及稳定性差等技术难题,基于＂固封液-液封气＂,受限空间膨胀、渗流力学等理论,进行了钻孔及煤体密封技术的实验模拟与现场验证,研究并开发了固液耦合流体壁式密封新技术及设备。研究表明,采用固液耦合流体壁式密封技术可对抽采钻孔及周围煤体裂隙实施动态密封,最终形成粘液、裂隙及钻孔周围煤体相互耦合的立体封面,有效阻止了因抽采负压增大而导致的巷道空气通过钻孔及周围煤体裂隙向抽采钻孔的漏入,使得瓦斯抽采过程浓度稳定,单孔平均浓度提高4-5倍,显著地提高了本煤层瓦斯的抽采效率。
- 王继仁郝晋伟武德全张春华吴海进
- 关键词：本煤层瓦斯浓度
- 采空区瓦斯源位置对高位抽采的影响及优化措施研究被引量：2
- 2016年
- 为提高高抽巷对采空区下部涌出瓦斯的治理效果,基于流体动力学、传质传热学理论,结合采场覆岩裂隙演化规律,构建三维多场耦合解算模型。运用Fluent软件分别模拟了采空区顶板、底板及整体涌出时的瓦斯运移积聚特征,并对高抽巷抽采和上隅角瓦斯浓度进行了量化对比分析。结果表明,顶板瓦斯涌出时,高浓度瓦斯积聚于采空区上部,主要靠分子扩散和机械弥散与下部漏风混合;采空区整体及底板瓦斯涌出时,"瓦斯-风流"的主要混合方式向对流扩散转变,采空区上部积聚瓦斯浓度降低,更多瓦斯随下部漏风涌向上隅角,高抽巷抽采浓度和上隅角瓦斯控制能力下降;此时,通过隅角封堵控制漏风,能够大幅提高抽采效率,在较低抽采流量条件下实现上隅角瓦斯治理。
- 黄戈郝朝瑜张春华王雪峰
- 关键词：采空区高抽巷瓦斯运移瓦斯抽采
- 采空区不同瓦斯抽采方法与自燃合理平衡的数值模拟被引量：23
- 2015年
- 为了研究和解决西铭矿在生产中由于瓦斯抽采方法的不同可能引起采空区自燃以及瓦斯爆炸等重大安全隐患问题,构建了高位巷、埋管和高低位钻孔瓦斯抽采方法下的非均质多孔介质三维模型。利用非线性渗流定律、通用控制方程和自定义的函数进行解算,结果表明:高位巷、高低位钻孔抽采流量与抽采氧气浓度近似呈正比函数关系,埋管抽采流量与氧化带宽度呈指数函数关系;高位巷、高低位钻孔随着抽采流量的增加抽采效率反而降低,抽采总量增加,埋管抽采位置在距工作面35m处、抽采流量为20m3/min能很好解决上隅角瓦斯超限问题。根据模拟结论:采用立体联合瓦斯抽采方法既能满足抽采要求又能有效控制采空区自燃现象。
- 王继仁张英黄戈郝朝瑜张春华
- 关键词：采空区自燃三维模型数值模拟
- 松软煤层壁式密封瓦斯抽采技术研究被引量：1
- 2015年
- 高瓦斯低透气性松软顺层瓦斯抽采过程中，由于钻孔极易发生缩径、塌孔等工程问题，钻孔周围漏风严重，钻孔服务时间短，瓦斯抽采难度大且周期较长等成为瓦斯抽采的主要技术难题。通过分析松软煤层瓦斯抽采存在的关键问题，应用多孔介质渗流力学、流体平衡等理论及钻孔护孔原理，提出了松软煤层的固液耦合壁式密封技术。现场研究表明，应用固液耦合壁式密封技术抽采松软煤层瓦斯有效地阻止了巷道风流的漏入，极大地提高了瓦斯抽采效率，使得单孔瓦斯抽采浓度达90％以上，与煤矿所使用的聚氨酯袋配合密封液封孔技术相比，单孔纯瓦斯流量提高2～3倍，且抽采过程浓度稳定，对松软煤层瓦斯的高效抽采及实现煤与瓦斯共采和煤层气绿色开发理念具有重要意义。
- 杨旭张春华郝朝瑜郝晋伟
- 关键词：松软煤层瓦斯抽采瓦斯浓度
- 松软煤层瓦斯钻孔失稳分析及动态密封技术被引量：11
- 2016年
- 松软煤层钻孔在钻进及抽采瓦斯过程中，容易发生钻孔形变、缩径、坍塌甚至堵孔等工程问题，造成瓦斯钻孔成孔率低、密封性差、服务时间短及瓦斯抽采阻力大等抽采问题。针对上述技术难题，基于松软煤层的构造演化过程，分析了自重应力、构造应力、采动应力及瓦斯应力等因素对松软煤层瓦斯钻孔稳定性的影响，得出了松软煤层钻孔的多应力耦合作用失稳机制。同时，针对松软煤层瓦斯钻孔失稳规律，提出以护孔为基础，自适应动态密封为关键的“护–封”一体化松软煤层瓦斯钻孔密封技术。工程试验结果表明，该技术可使单孔瓦斯抽采体积分数增加至90%以上，单孔瓦斯体积分数提高2~3 倍，且抽采浓度稳定。
- 周斌郝晋伟张春华
- 关键词：松软煤层瓦斯抽采应力耦合瓦斯浓度
