煤巷掘进工作面突出预测敏感指标及临界值确定

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作者 吴彦 胡林涛 +3 位作者 田畅 方书昊 高荣翔 朱红青 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第1期171-174,共4页

为防止煤巷掘进工作面发生突出现象,以某矿盆底区南翼煤层掘进工作面为工程实例,综合运用数理统计和模糊聚类方法对“三指标”(钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻孔瓦斯涌出初速度q及其钻屑量指标S)进行了预测,并确定了突出敏感指标。基于室内... 为防止煤巷掘进工作面发生突出现象,以某矿盆底区南翼煤层掘进工作面为工程实例,综合运用数理统计和模糊聚类方法对“三指标”(钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻孔瓦斯涌出初速度q及其钻屑量指标S)进行了预测,并确定了突出敏感指标。基于室内试验测试,Δh2与吸附平衡瓦斯压力p的关系呈幂函数拟合,并利用瓦斯压力临界值确定了Δh2的临界值,同时采用“三率”法确定了S的临界值。结果表明:M(S)>M(Δh2)>M(q),钻屑量S作为预测指标最为敏感,其次为Δh2,Δh2和S的临界值分别为195 Pa和6.0 kg/m,完全符合《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求。该结果为其他类似矿井进行突出预测敏感性指标研究提供了宝贵的借鉴意义。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 煤巷掘进工作面 突出预测 “三率”法 敏感指标 临界值

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寺家庄矿综采工作面顶板走向高抽巷合理层位研究 被引量：16

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作者 朱红青 霍雨佳 +1 位作者 方书昊 郭晋麟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期234-239,共6页

阳煤集团寺家庄矿15106综采工作面瓦斯涌出量较大且具有突出危险性,针对该工作面上隅角瓦斯易超限的难题,基于工作面上覆岩层破坏的"O"型圈理论,提出了沿走向在顶板布置高抽巷进行瓦斯抽采的方法。为了探究高抽巷布置的最佳区... 阳煤集团寺家庄矿15106综采工作面瓦斯涌出量较大且具有突出危险性,针对该工作面上隅角瓦斯易超限的难题,基于工作面上覆岩层破坏的"O"型圈理论,提出了沿走向在顶板布置高抽巷进行瓦斯抽采的方法。为了探究高抽巷布置的最佳区域,首先应用理论计算及材料相似模拟的方法,得到采空区垮落带高度为0~20 m,裂隙带高度为20~60 m,弯曲下沉带高度为60 m以上;"O"型圈的导气裂隙圈在采动侧长为20 m;沿走向方向,开切眼侧破断角基本稳定在60°,回采侧破断角在43°~68°处波动,平均55°;当工作面推进距离与工作面长度相同时,沿倾向方向进风巷和回风巷破断角均为58°。应用Fluent软件分别模拟高抽巷与煤层顶板垂距为20、30、40 m,与回风巷内错距为30、40、50 m时的抽采效果,结果表明:高抽巷垂距为30 m、内错距40 m时,高抽巷内瓦斯体积分数最高,为21.2%,上隅角瓦斯体积分数最低,为0.54%。将试验所得方案应用于现场实践后,在回采初期,由于大裂隙尚未形成,上隅角瓦斯体积分数存在超限危险,随着工作面的推进,风排瓦斯量逐渐减小,高抽巷抽采瓦斯量逐渐升高;在进入正常抽采期后,上隅角瓦斯体积分数平均值约为0.6%,与模拟所得结果基本相符,该方案能够大幅缓解风排瓦斯的压力,有效解决上隅角瓦斯超限的问题。 展开更多

关键词 上隅角 “O”型圈 瓦斯超限 高抽巷合理层位

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高校公寓火灾烟气蔓延规律模拟与应用 被引量：12

3

作者 胡洁 方书昊 +1 位作者 张飞超 史纬 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2018年第3期319-321,共3页

为了提高不同类型公寓火灾人员逃生虚拟演练的真实性和科学性。以北京市某高校学生公寓的房间及走廊建筑结构火灾为研究对象,基于火灾动态模拟软件(FDS),研究火源大小为2 MW火灾的发生发展过程及其烟气蔓延的动态过程规律,得到房间内危... 为了提高不同类型公寓火灾人员逃生虚拟演练的真实性和科学性。以北京市某高校学生公寓的房间及走廊建筑结构火灾为研究对象,基于火灾动态模拟软件(FDS),研究火源大小为2 MW火灾的发生发展过程及其烟气蔓延的动态过程规律,得到房间内危险临界时间,走廊内危险临界时间等参数。结合数值模拟结果,根据逃生时间与危险临界时间动态对比,判断逃生人员的危险程度,实现同一公寓模型火灾逃生虚拟演练表明,理智型并有类似经验的男性最容易逃生。 展开更多

关键词 建筑火灾 燃烧模型 烟气蔓延 高校公寓

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动载应变率对煤岩体损伤的模拟研究 被引量：3

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作者 李峰 方书昊 +2 位作者 田静 毕明鑫 王晓宽 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第5期218-221,共4页

基于HJC本构模型对煤岩体试样进行LS-DYNA有限元数值模拟,分析动载载荷变化率对煤岩体损伤的影响规律。结果表明:相同最大载荷压力下载荷作用时间比载荷变化率更能影响煤岩体的损伤。煤岩体发生破坏的最大能量随载荷变化率的增加而降低... 基于HJC本构模型对煤岩体试样进行LS-DYNA有限元数值模拟,分析动载载荷变化率对煤岩体损伤的影响规律。结果表明:相同最大载荷压力下载荷作用时间比载荷变化率更能影响煤岩体的损伤。煤岩体发生破坏的最大能量随载荷变化率的增加而降低,发生破坏的时间随载荷变化率的增加而减少,吸收的能量越大破坏越严重;煤岩体发生破坏时的压力随载荷变化率增加而增大,应变与煤岩体的破坏程度一致。 展开更多

关键词 LS-DYNA 煤岩体 运载应变率 模拟 损伤

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单一煤层高位瓦斯抽采巷道布置位置研究 被引量：2

5

作者 李峰 田静 +1 位作者 方书昊 毕明鑫 《矿业安全与环保》 北大核心 2018年第4期93-97,共5页

以常村煤矿2103工作面为工程背景,在煤层开采方向,通过分析煤层基本顶的受力状态,建立基本顶岩梁断裂前夕的力学模型,求解出基本顶的周期垮落步距;利用垮落步距,引入渗透率公式,重新建立力学模型,求解岩梁内部渗透率的分布状况,并按照... 以常村煤矿2103工作面为工程背景,在煤层开采方向,通过分析煤层基本顶的受力状态,建立基本顶岩梁断裂前夕的力学模型,求解出基本顶的周期垮落步距;利用垮落步距,引入渗透率公式,重新建立力学模型,求解岩梁内部渗透率的分布状况,并按照渗透率分类标准,将高位瓦斯抽采巷道布置在煤层透气性较好的区域。在煤层倾斜方向,建立二维模型,确定出剪切破坏带的边界,通过分析将瓦斯抽采巷道布置在剪切破坏带以外。最终确定将瓦斯抽采巷道布置在轨道运输平巷上方27.03 m,与轨道运输平巷内错29.82 m的掘进方案。给出了高位瓦斯抽采巷道实际测得的瓦斯抽采量和巷道的变形特征,表明所设计的高位瓦斯抽采巷道的位置合理,能够保证煤矿安全生产需求。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 力学模型 顶板 高位瓦斯抽采巷道 布置位置

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不同动载对煤岩块的破坏作用数值模拟 被引量：2

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作者 方书昊 霍雨佳 +3 位作者 郭晋麟 白志鹏 暴庆丰 朱红青 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第1期184-188,193,共6页

以HJC本构模型进行数值模拟,分析动载作用下煤岩块的应力场、应变场及能量场动态变化过程。结果表明:载荷变化率的改变对煤岩块的破坏形态影响最大,其次是载荷的最大压力值,最后是作用时间;5种载荷压力形式下,煤岩块的动能、内能和总能... 以HJC本构模型进行数值模拟,分析动载作用下煤岩块的应力场、应变场及能量场动态变化过程。结果表明:载荷变化率的改变对煤岩块的破坏形态影响最大,其次是载荷的最大压力值,最后是作用时间;5种载荷压力形式下,煤岩块的动能、内能和总能量3种能量随时间变化趋势一致;煤岩块未破坏时,3种能量随时间增加;煤岩块发生破坏时,动能最终降为0,内能有所降低;煤岩块破坏越严重,3种能量降低的程度越大。煤岩块达到临界应力时只是发生轻微破坏,随后达到最大总能量时才发生严重破坏。压力和作用时间达到一定值时煤岩块才发生破坏,载荷变化率方向的改变增大了煤岩块的破坏能力。 展开更多

关键词 HJC 煤岩块 动载 载荷变化率 能量 动力灾害 围岩变形

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煤岩体在动载下的动态损伤数值模拟 被引量：3

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作者 李峰 方书昊 +1 位作者 毕明鑫 田静 《煤炭技术》 北大核心 2017年第11期167-169,共3页

基于LS-DYNA有限元分析软件的HJC本构模型,对煤柱单轴动载实验进行数值模拟,再现煤柱动态损伤过程。结果表明:应变率相同时,煤柱受动载荷越大,破坏越严重;煤柱开始破裂时所受应力2 MPa,破裂过程中所受应力0.5 MPa;应变率相同时,煤柱的... 基于LS-DYNA有限元分析软件的HJC本构模型,对煤柱单轴动载实验进行数值模拟,再现煤柱动态损伤过程。结果表明:应变率相同时,煤柱受动载荷越大,破坏越严重;煤柱开始破裂时所受应力2 MPa,破裂过程中所受应力0.5 MPa;应变率相同时,煤柱的临界破坏能量相同;煤柱的能量吸收及应力变化不与动载荷成正比。 展开更多

关键词 动载 模拟 煤岩体 动态损伤

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褐煤分子结构模型构建与优化 被引量：1

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作者 朱红青 何欣 +3 位作者 霍雨佳 谢雨佚 王巍 方书昊 《矿业科学学报》 CSCD 2021年第4期429-437,共9页

针对煤分子建模方法较多且不统一的现状,本文从微观角度出发,选取对分子结构影响较小的物理方法,探究了褐煤大分子结构并对其进行优化,提出了一种较为简便的煤大分子建模方法。基于元素分析、核磁共振碳谱测试及X射线光电子能谱测试的... 针对煤分子建模方法较多且不统一的现状,本文从微观角度出发,选取对分子结构影响较小的物理方法,探究了褐煤大分子结构并对其进行优化,提出了一种较为简便的煤大分子建模方法。基于元素分析、核磁共振碳谱测试及X射线光电子能谱测试的实验方式,利用分子动力学模拟软件对褐煤进行了分析研究并搭建分子结构模型。研究表明,褐煤大分子中芳香结构多为并五苯,脂肪碳结构多为亚甲基及次甲基结构,烷烃链多为环烷烃结构;氧原子以醚键氧形式为主,其次为羧基氧和羰基氧;氮原子以吡啶氮结构形式存在。优化后煤分子模型结构更加紧凑,能量明显变小,范德华势能作为非键势能的主要组成部分及保持煤分子结构稳定的主要因素,变化最明显。为了构建煤分子晶胞,加入周期性边界条件,根据能量变化得到晶胞密度为1.2 g/cm^(3),总能量为1140.624 kJ/mol,与实际情况基本相符,验证了该建模方法的实效性。该研究为直观认识煤大分子结构提供了方法,并对煤与瓦斯突出、煤自燃等灾害事故的机理研究及防治具有重要意义。 展开更多

关键词 褐煤 大分子模型 分子动力学 结构优化

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动载荷作用下煤柱的动态损伤数值模拟 被引量：1

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作者 李峰 方书昊 +1 位作者 陆新晓 黄柯 《中国煤炭》 北大核心 2017年第9期39-43,共5页

基于LS-DYNA有限元分析软件,采用岩石HJC本构模型,对煤柱单轴压缩试验进行数值模拟。LS-DYNA模拟再现了煤柱动态损伤过程。结果表明,煤柱受动载荷越大,破坏越严重,煤柱从中部开始破裂,受载面一端破裂较严重;煤柱开始破裂时所受应力为0.1... 基于LS-DYNA有限元分析软件,采用岩石HJC本构模型,对煤柱单轴压缩试验进行数值模拟。LS-DYNA模拟再现了煤柱动态损伤过程。结果表明,煤柱受动载荷越大,破坏越严重,煤柱从中部开始破裂,受载面一端破裂较严重;煤柱开始破裂时所受应力为0.1 MPa,破裂过程中所受应力为5 MPa。煤柱的总能量随所受动载荷的增加而增加,煤柱的总能量在冲击载荷瞬间达到最大值,破坏过程中总能量趋于稳定。煤柱四周越接近载荷面的地方其沿z轴方向应变变化越大;煤柱受动载荷越大,应变变化越大。 展开更多

关键词 数值模拟 煤柱 HJC本构模型 动态损伤

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赤峪煤矿煤层突出危险性预测敏感指标的确定 被引量：6

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作者 张逸龙 吴彦 +3 位作者 方书昊 廖奇 杨印朝 朱红青 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第3期84-87,93,共5页

以赤峪煤矿2号煤层为研究对象,采用灰色关联分析法对钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标Δh_(2)(“二指标”)进行预测,确定“二指标”与2号煤层发生突出的可能性之间的敏感性;结合“三率法”(预测突出率、预测突出准确率、预测不突出准确率)对... 以赤峪煤矿2号煤层为研究对象,采用灰色关联分析法对钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标Δh_(2)(“二指标”)进行预测,确定“二指标”与2号煤层发生突出的可能性之间的敏感性;结合“三率法”(预测突出率、预测突出准确率、预测不突出准确率)对突出危险性预测指标进行分析,确定临界值;采用“三率法”对“二指标”进行分析,验证临界值的有效性。研究结果表明:灰色关联度P(S)=0.909>P(Δh_(2))=0.896,S作为预测指标的敏感度更高;确定了S和Δh_(2)临界值分别为7.4 kg/m、200 Pa。现场效果检验表明,所确定的2号煤层突出危险性预测指标临界值合理。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 突出预测 敏感性指标 临界值 灰色关联分析 三率法

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基于Virtools软件的校园消防安全培训系统研发 被引量：8

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作者 胡洁 方书昊 +1 位作者 史纬 王巍 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2017年第11期1617-1620,共4页

为了更好地指导校园建筑火灾的消防安全培训,采用Virtools虚拟现实引擎开发了一套校园消防安全培训系统,实现了校园场景和火灾场景虚拟仿真。对系统所需功能分模块设计,以Virtools软件的粒子系统模拟火焰,策划灭火逃生方案,设计灭火逃... 为了更好地指导校园建筑火灾的消防安全培训,采用Virtools虚拟现实引擎开发了一套校园消防安全培训系统,实现了校园场景和火灾场景虚拟仿真。对系统所需功能分模块设计,以Virtools软件的粒子系统模拟火焰,策划灭火逃生方案,设计灭火逃生脚本,仿真操作虚拟角色的灭火、逃生场景,最后实现消防安全基础知识、心理行为障碍和医疗自救技能三个模块测评。受训人员可漫游虚拟仿真校园,体验火灾场景,通过操作角色完成灭火逃生任务,并进行三个模块的安全测评。 展开更多

关键词 安全培训 校园消防 VIRTOOLS 虚拟仿真

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采空区上隅角埋管抽放瓦斯引流装置研究 被引量：6

12

作者 霍雨佳 方书昊 周培卿 《煤炭技术》 CAS 2019年第5期88-91,共4页

结合现场实际情况,运用Fluent软件进行数值模拟研究的方法,研究采空区埋管抽放的引流装置,解决上隅角瓦斯积聚过快导致瓦斯浓度超限问题。结果表明,在埋管抽放的基础上加入引流装置能够减小上隅角涡旋状态气流,使上隅角瓦斯随风流进入... 结合现场实际情况,运用Fluent软件进行数值模拟研究的方法,研究采空区埋管抽放的引流装置,解决上隅角瓦斯积聚过快导致瓦斯浓度超限问题。结果表明,在埋管抽放的基础上加入引流装置能够减小上隅角涡旋状态气流,使上隅角瓦斯随风流进入回风巷,进而降低上隅角瓦斯浓度。通过对上隅角瓦斯浓度的监测,设计出埋管长度4 m,埋管管径准0.239 m,引流装置长度0.5 m,开口角度60°的引流装置,并配套使用抽放泵,抽放负压控制为21～27 kPa,上隅角瓦斯浓度降低近20%。 展开更多

关键词 上隅角瓦斯 采空区埋管 引流装置 数值模拟

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事故树-风险矩阵评估高校实验室火灾风险 被引量：11

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作者 胡洁 方书昊 +2 位作者 齐涵 李明洋 周培卿 《安全》 2019年第5期24-29,共6页

为了使高校实验室安全管理科学化、精准化,应用事故树-风险矩阵法进行风险评估。首先采用事故树法对实验室火灾事故进行分析,得出导致事故发生的基本事件,然后依照事故致因理论,得出事故隐患三级原因,采用层次分析法对事故发生的频率和... 为了使高校实验室安全管理科学化、精准化,应用事故树-风险矩阵法进行风险评估。首先采用事故树法对实验室火灾事故进行分析,得出导致事故发生的基本事件,然后依照事故致因理论,得出事故隐患三级原因,采用层次分析法对事故发生的频率和后果严重度及安全措施补偿系数的等级赋值,得到四级风险矩阵模型,对基本事件调查并由专家评估得出其风险值。评估结果表明导致实验室火灾事故的主要原因为:燃烧反应失控、加热、人员消防素质、操作不当、实验室管理水平、火灾报警系统缺陷、电气火花、灭火材料不足、消防系统缺陷、木制品、反应放热、存放不当。根据基本事件风险值高低针对性采取相应预防措施可以一定程度上提升实验室安全管理水平。 展开更多

关键词 安全 评估 事故树 层次分析法 风险矩阵 实验室火灾

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冲击载荷作用下弹、塑性组合煤体动态损伤特性研究 被引量：3

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作者 李峰 张亚光 +2 位作者 方书昊 张良 刘建荣 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1096-1102,1109,共8页

以掘进巷道前方分布的弹、塑性组合煤体为研究对象,基于应力波的传播规律,研究冲击载荷作用下煤体中应力波的传播过程,加、卸载波相互作用下拉应力波的形成及作用机理。研究表明:弹、塑性组合煤体在冲击载荷作用前后,加、卸载波在波阻... 以掘进巷道前方分布的弹、塑性组合煤体为研究对象,基于应力波的传播规律,研究冲击载荷作用下煤体中应力波的传播过程,加、卸载波相互作用下拉应力波的形成及作用机理。研究表明:弹、塑性组合煤体在冲击载荷作用前后,加、卸载波在波阻抗不同的分界面将发生反射与透射,形成多束卸载波;卸载波的作用能产生拉应力,易致使煤体发生破坏;冲击载荷作用下掘进工作面前方塑性煤体与弹性煤体的分界面附近煤体中易形成拉应力较大的区域,导致煤体发生急剧损伤、瓦斯解吸速度急剧增加、瓦斯压力急剧上升,从而导致煤与瓦斯突出事故的发生,是由内至外的发展过程;加、卸载应力波在孔洞周围的弹、塑性煤体传播过程中会发生多次反射与透射产生多束卸载波,卸载波之间相互作用产生的拉应力,可使煤与瓦斯突出过程中呈现层裂现象。 展开更多

关键词 冲击载荷 弹、塑性组合煤体 卸载波 拉应力 动态损伤

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