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承压破碎煤体应变和孔渗演化机制与模型研究
1
作者 李磊 卢守青 +3 位作者 褚廷湘 仲晓星 刘重阳 REN Ting 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期37-45,共9页
采空区垮落带遗煤区域作为煤、氧低温反应的主要场所,其应变、孔隙率和渗透率演化模型的研究对深入认识煤自燃发展过程与规律有重要意义。基于团队自主研发的承压破碎煤体气体渗流实验装置,开展了单一粒径与混合粒径煤体承压渗流过程应... 采空区垮落带遗煤区域作为煤、氧低温反应的主要场所,其应变、孔隙率和渗透率演化模型的研究对深入认识煤自燃发展过程与规律有重要意义。基于团队自主研发的承压破碎煤体气体渗流实验装置,开展了单一粒径与混合粒径煤体承压渗流过程应变、孔隙率和渗透率演化规律研究。对不同粒径下的应变、孔隙率和渗透率随应力变化情况进行分析,结果显示:相关变化过程可以分为2个阶段,即轴向应力≤6MPa时的线性变化阶段与>6MPa时的指数函数变化阶段,初步表明破碎煤体的变形、孔隙率和渗透率的变化机制一致、同粒径无关,轴向应力=6MPa时的状态属于关键节点状态,其对应的应变、孔隙率和渗透率分别承接着各自上下2种不同的变化机制;轴向应力≤6MPa和>6MPa条件下三者变化的主要原因分别是颗粒的压缩作用和滑移填充作用;轴向应力=6MPa时不同粒径破碎煤体承压过程中的应变、孔隙率和渗透率分别同各自的应变、孔隙率、渗透率变化路径有一一映射关系,据此建立了相应的应力-应变、应力-孔隙率和应力-渗透率关系的模型;模型对比、验证结果表明,所建模型虽源于多种粒径破碎煤体实验,但摆脱了粒径因素的影响,同实验结果有着良好的匹配性,达到了较为理想的效果。相关研究成果可为采空区煤自燃早期预防与控制提供科学依据。 展开更多
关键词 破碎煤体 承压 气体渗流 应变 孔隙率 渗透率
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自燃矸石山火源位置确定及注浆防灭火技术应用研究
2
作者 郑万成 褚廷湘 赵波 《能源与环保》 2023年第8期1-5,共5页
针对矸石山自燃产生大量有毒有害的CO、SO_(2)以及H_(2)S等气体,对矿区周围生态及居民健康造成严重威胁的问题,采用先打钻测温确定矸石山自燃区域的火源位置再进行注浆防灭火处理措施,通过分析距边坡不同深度钻孔的温度分布得出矸石山... 针对矸石山自燃产生大量有毒有害的CO、SO_(2)以及H_(2)S等气体,对矿区周围生态及居民健康造成严重威胁的问题,采用先打钻测温确定矸石山自燃区域的火源位置再进行注浆防灭火处理措施,通过分析距边坡不同深度钻孔的温度分布得出矸石山自燃区域火源位于距离边坡3 m深处,矸石山自燃区域发展规律为由自燃火源处向外侧边坡蔓延。在确定自燃火源位置的基础上,采用注浆防灭火措施对矸石山自燃灾害进行治理,注浆过程中先常压缓慢注入低浓度浆液,再带压注入高浓度浆液,最后对自燃区域表面喷洒浆液隔绝氧气。注浆完成后,矸石山高温区域逐渐降至常温,CO气体浓度逐渐减小并消失。通过连续的温度和气体监测表明,矸石山注浆能达到长期防灭火的目的,研究可为矸石山的自燃灾害治理提供参考。 展开更多
关键词 矸石山自燃 火源位置 注浆防灭火
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水分散失对破碎煤体空隙率变化的影响研究 被引量:1
3
作者 褚廷湘 苏媛媛 陈月霞 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第3期42-49,共8页
为了研究破碎煤体水分散失规律与空隙率演变特征,通过控制水浸煤样粒径、环境温度和初始含水量,开展破碎煤体水分散失与空隙率变化实验测试与分析。结果表明:经过水浸泡后所有煤样宏观体积较干燥状态下的均有所增加,随着水分散失,其空... 为了研究破碎煤体水分散失规律与空隙率演变特征,通过控制水浸煤样粒径、环境温度和初始含水量,开展破碎煤体水分散失与空隙率变化实验测试与分析。结果表明:经过水浸泡后所有煤样宏观体积较干燥状态下的均有所增加,随着水分散失,其空隙率呈现下降趋势,但仍大于干燥状态下的;环境温度越高、粒径越小、初始含水量越大的煤样,水浸后空隙率越大,水分散失阶段具有相同规律;水浸的溶胀效应、受热膨胀效应、颗粒间液桥拉力降低等因素是造成煤体水分散失过程中空隙率变化的主要原因;失水后煤样残留部分的不等量空隙体积导致空隙率增大,煤氧接触面积增大。 展开更多
关键词 水浸煤 水分散失规律 空隙率 溶胀
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雨汪矿区水化学特征及成因分析
4
作者 曹运飞 郑万成 +5 位作者 王海军 褚廷湘 苗亦新 易四海 赵清全 李胜 《能源与环保》 2023年第5期77-84,共8页
为研究云南省富源县老厂煤矿区四勘区西南部的雨汪矿区水环境特征及水循环规律,现场调查后,对8处地表水、1处地下水采取成因分析、相关性分析、同位素组成分析方法,利用Piper三线图和Gibbs图、Pearson相关性图和氢氧同位素组成图分析雨... 为研究云南省富源县老厂煤矿区四勘区西南部的雨汪矿区水环境特征及水循环规律,现场调查后,对8处地表水、1处地下水采取成因分析、相关性分析、同位素组成分析方法,利用Piper三线图和Gibbs图、Pearson相关性图和氢氧同位素组成图分析雨汪矿区的水化学特征及水体补给形式。结果表明,地表水pH呈中性,化学类型为Ca^(2+)-HCO^(-)_(3)型,地下水pH值呈碱性水化学类型为Na^(+)-HCO^(-)_(3)+CO_(2)^(-)_(3)型,水样属于低矿化度水。地表水TDS与Mg^(2+)显著相关,Na^(+)+K^(+)与SO^(2-)_(4)呈显著相关,氢氧同位素组靠近云南降水曲线附近下方地表水和地下水主要离子存在较大差异,地表水受碳酸盐岩风化和蒸发岩影响较明显,地下水可能受到不同含水层补给,并伴随溶滤作用。分析结果证实了含水层的相互联系,对后续防治水工作开展及巷道建设具有指导作用。 展开更多
关键词 雨汪区块 水化学类型 Gibbs 相关性
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承压破碎煤体碎胀系数演变特征与机制 被引量:23
5
作者 褚廷湘 李品 +2 位作者 晁江坤 余明高 韩学锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3182-3188,共7页
利用自制的承压破碎煤体渗流及自燃测试装置,实验测试及分析了破碎煤体在应力、应力-温度、应力-水分不同条件下的碎胀系数的演变特征与机制。研究结果表明:(1)煤样随着应力增加,碎胀系数变化具有明显的阶段性,且随应力变化服从负指数... 利用自制的承压破碎煤体渗流及自燃测试装置,实验测试及分析了破碎煤体在应力、应力-温度、应力-水分不同条件下的碎胀系数的演变特征与机制。研究结果表明:(1)煤样随着应力增加,碎胀系数变化具有明显的阶段性,且随应力变化服从负指数变化规律;(2)在相同的轴压下,碎胀系数随温度升高而增加,热膨胀效应明显,说明采空区煤自燃的热效应将造成破碎煤体的碎胀系数增大,堆积更为松散;(3)当破碎煤体外在水分含量增加,在相同的轴压情况下,碎胀系数随外在水分增加而增加。说明随着采空区破碎煤体外在水分的增加,破碎煤体的碎胀系数将增大;(4)破碎煤体在应力、热膨胀及湿膨胀作用下,堆积体内部颗粒发生相对移动、二次破碎、颗粒自组织再堆积,致使应力-应变曲线发生变化,进而影响其碎胀系数。 展开更多
关键词 采空区 破碎煤体 碎胀系数 多场环境
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顶板瓦斯抽采巷垂直高度对煤自燃的影响效应研究
6
作者 褚廷湘 吴春喜 +1 位作者 陈月霞 姜泊宁 《华北科技学院学报》 2023年第5期76-83,共8页
为了分析顶板巷垂直高度对采空区煤自燃的扰动效应,根据样本工作面的工程条件,建立了同尺寸物理模型并求解了采空区漏风流场和氧气浓度场,通过对比分析,探讨了顶板巷垂直高度对采空区遗煤氧化的影响效应。研究结果表明:(1)随着顶板巷设... 为了分析顶板巷垂直高度对采空区煤自燃的扰动效应,根据样本工作面的工程条件,建立了同尺寸物理模型并求解了采空区漏风流场和氧气浓度场,通过对比分析,探讨了顶板巷垂直高度对采空区遗煤氧化的影响效应。研究结果表明:(1)随着顶板巷设置高度的增加,顶板巷排放瓦斯浓度增加,回风巷瓦斯浓度降低,顶板巷垂直高度的增加有利于采空区瓦斯抽采及风排瓦斯安全;(2)随着顶板巷抽垂直高度的增加,工作面向采空区的漏风区域和漏风量逐渐增大;(3)随着顶板巷垂直高度的增加,采空区遗煤氧化区域的边界向采空区深部移动,氧化区域的宽度逐渐增大;(4)从防灭火来说,顶板巷垂直高度的增加不利于自燃防治,应合理设置顶板巷垂直高度,以达到瓦斯与煤自燃灾害协调防治的目的。 展开更多
关键词 顶板巷 采空区 瓦斯 漏风 煤自燃
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承压破碎煤体低温氧化试验系统研制及应用 被引量:4
7
作者 韩学锋 褚廷湘 +1 位作者 余明高 晁江坤 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第5期14-21,共8页
为研究应力、温度、水分对采空区煤自燃的综合影响,结合多场耦合理论与现有测试技术,开发一套煤低温氧化试验系统。该试验系统可模拟应力、温度、水分及渗流环境,可测试采空区破碎煤体在不同应力、温度、水分条件下的渗透参数,改变了目... 为研究应力、温度、水分对采空区煤自燃的综合影响,结合多场耦合理论与现有测试技术,开发一套煤低温氧化试验系统。该试验系统可模拟应力、温度、水分及渗流环境,可测试采空区破碎煤体在不同应力、温度、水分条件下的渗透参数,改变了目前煤低温氧化测试不能加载应力的现状,改进了煤自燃的试验研究方法,为后续研究承压破碎煤体多场耦合氧化机制及氧化动力行为差异性提供了途径。应用该系统测试了承压破碎煤体的低温氧化特征,识别了应力、温度、水分对煤体堆积状态和低温氧化过程的影响。 展开更多
关键词 低温氧化 承压破碎煤体 渗透特征
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瓦斯抽采钻孔间距优化三维数值模拟量化研究 被引量:20
8
作者 陈月霞 褚廷湘 +1 位作者 陈鹏 汤杨 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期78-84,94,共8页
为了识别钻孔间距对煤层瓦斯抽采的影响及如何实现高效抽采,基于流固耦合模型,建立三维几何模型,使其更接近现场实际,借助COMSOL软件模拟某煤矿钻孔不同间距的瓦斯抽采过程,利用瓦斯压力为0.74 MPa等压面三维立体图使有效抽采区域可视化... 为了识别钻孔间距对煤层瓦斯抽采的影响及如何实现高效抽采,基于流固耦合模型,建立三维几何模型,使其更接近现场实际,借助COMSOL软件模拟某煤矿钻孔不同间距的瓦斯抽采过程,利用瓦斯压力为0.74 MPa等压面三维立体图使有效抽采区域可视化,通过计算有效抽采区域体积大小,量化分析钻孔间距对抽采效果的影响。结果表明:单一钻孔抽采120 d时,有效抽采半径约为1.5 m;当布置多个钻孔且钻孔间距d为5 m,抽采120 d时,瓦斯压力为0.74 MPa的等压面围绕所有钻孔近似呈圆柱状但向内部凹陷(即出现空白带);钻孔间距d为2.1、3、4、5、6 m时,有效抽采区域体积V的大小顺序随着时间的增长而改变,抽采120 d时,Vd=5 m>Vd=4 m>Vd=3 m>Vd=2.1 m>Vd=6 m。综合分析瓦斯压力等压面三维立体图和有效抽采区域体积的大小顺序,确定该矿钻孔的较优间距为4 m。研究提出的以有效抽采半径、叠加效应、三维瓦斯压力等压面的形状及有效抽采区域体积大小为指标的钻孔间距数值计算考察方法,可为煤矿井下钻孔间距优化布置提供参考。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 钻孔间距 有效抽采区域 数值模拟
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不同数量钻孔瓦斯抽采有效区域数值模拟分析 被引量:9
9
作者 陈月霞 褚廷湘 陈鹏 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第5期23-27,32,共6页
为了研究钻孔数量对煤层瓦斯压力及有效抽采区域的影响,采用三维数值模拟方法,计算并分析了单排不同数量钻孔抽采条件下煤层瓦斯压力及有效抽采区域的空间分布特征。结果表明:煤层瓦斯压力变化具有显著的时空响应特征,抽采初期钻孔数量... 为了研究钻孔数量对煤层瓦斯压力及有效抽采区域的影响,采用三维数值模拟方法,计算并分析了单排不同数量钻孔抽采条件下煤层瓦斯压力及有效抽采区域的空间分布特征。结果表明:煤层瓦斯压力变化具有显著的时空响应特征,抽采初期钻孔数量对抽采半径之外的煤层瓦斯压力影响较小,但随抽采时间的增加,钻孔数量对其影响逐渐显现,抽采影响半径增大,瓦斯压力下降趋势加大;钻孔有效抽采区域空间分布形态及其范围受到钻孔数量与抽采时间的影响;有效抽采区域体积与抽采时间基本呈y=ax^(b)函数关系,且钻孔有效抽采区域体积与钻孔数量并未呈线性关系;在瓦斯抽采过程中钻孔之间会产生叠加效应,随抽采时间的增加叠加效应更加明显。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 有效抽采区域 叠加效应 抽采半径 数值模拟 瓦斯压力
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承压破碎煤体低温氧化特征与宏观致因分析 被引量:7
10
作者 褚廷湘 韩学锋 余明高 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期77-83,共7页
为识别应力加载对破碎煤体氧化进程的影响作用,首先通过自主设计的试验装置,开展不同应力加载下的破碎煤体低温氧化试验;其次结合试验数据,分析煤氧化过程中耗氧速度、CO、C2H4气体的发生特征;最后,探究不同应力状态下造成煤氧化差异性... 为识别应力加载对破碎煤体氧化进程的影响作用,首先通过自主设计的试验装置,开展不同应力加载下的破碎煤体低温氧化试验;其次结合试验数据,分析煤氧化过程中耗氧速度、CO、C2H4气体的发生特征;最后,探究不同应力状态下造成煤氧化差异性的原因。结果表明:在相同温度点下,随着轴向加载强度的增大,反应体系内的耗氧强度增大,CO及C2H4气体的发生量增大,且C2H4的发生温度点提前;随着轴压增大,煤样的氧化活性增强,有助于低温氧化及自燃的发生;承压破碎煤体的分形维数增大、比表面积增加、导热系数增大是煤氧化行为差异性的致因。 展开更多
关键词 承压破碎煤体 采空区 应力恢复 低温氧化 煤自燃
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外加水分含量对煤低温氧化影响试验研究 被引量:4
11
作者 李宛鸿 褚廷湘 +2 位作者 刘文德 周丽萍 曾艳铭 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期84-89,共6页
为明确外加水分对煤自燃氧化过程的影响,通过煤低温氧化试验与热分析技术,测试CO发生量、C2H4发生量、耗氧速度、交叉点温度、吸热峰值温度等指标,并分析不同水分含量下煤样的低温氧化特征。试验结果表明:外在水分含量为(0,9%)时,耗氧... 为明确外加水分对煤自燃氧化过程的影响,通过煤低温氧化试验与热分析技术,测试CO发生量、C2H4发生量、耗氧速度、交叉点温度、吸热峰值温度等指标,并分析不同水分含量下煤样的低温氧化特征。试验结果表明:外在水分含量为(0,9%)时,耗氧速度及氧化气体发生量均大于自然风干煤样,水分含量的增加促进了煤自燃过程的发生;外加水分含量为(9%,25%)时,耗氧速度及氧化气体发生量低于自然风干煤样,从而抑制了煤样的低温氧化;在所有试验煤样中,9%水分含量煤样的交叉点温度、吸热峰值温度试验结果最小。因此,采取水力灭火措施时,应关注煤体的增湿效果,确保遗煤处于相应的含水状态。 展开更多
关键词 煤自燃 外加水分 低温氧化 采空区 耗氧速度
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顶板巷抽采量对采空区遗煤氧化区域的扰动效应 被引量:4
12
作者 褚廷湘 陈月霞 司俊鸿 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期475-482,共8页
顶板巷瓦斯抽采作为一种常用的采空区瓦斯抽采技术手段,在有效治理工作面瓦斯超限问题的同时可能诱导采空区遗煤自燃的发生。为了深入分析顶板巷抽采量对采空区遗煤氧化的扰动效应,本文根据义马耿村煤矿13190工作面的工程条件,建立了同... 顶板巷瓦斯抽采作为一种常用的采空区瓦斯抽采技术手段,在有效治理工作面瓦斯超限问题的同时可能诱导采空区遗煤自燃的发生。为了深入分析顶板巷抽采量对采空区遗煤氧化的扰动效应,本文根据义马耿村煤矿13190工作面的工程条件,建立了同尺寸物理模型并求解了采空区漏风流场和氧气浓度场。结合现场实测数据,在验证模拟可靠性的基础上,以工作面向采空区漏风量的大小、采空区氧化区域的宽度、深度和面积为指标,探讨了顶板巷抽采量变化采空区遗煤氧化的扰动效应。研究结果表明:①随着顶板巷抽采量的增加,工作面向采空区的漏风区域和漏风量逐渐增大;②随着顶板巷抽采量的增加,采空区遗煤氧化区域的边界向采空区深部移动,氧化区域的宽度和面积逐渐增大;③鉴于顶板巷抽采量对采空区漏风量和氧化区域的扰动效应,应合理设置顶板巷抽采量的大小,以达到瓦斯与煤自燃灾害协调防治的目的。 展开更多
关键词 顶板巷 瓦斯抽采 氧化区域 煤自燃
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承压破碎煤体空隙率分形模型及试验研究 被引量:3
13
作者 徐义洋 褚廷湘 +1 位作者 冯学文 代文程 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1571-1578,共8页
为了识别采空区应力加载对破碎煤岩空隙率的影响,基于采空区应力恢复及空隙率对煤自燃影响角度,分析了采空区空隙率对煤自燃发生中的漏风强度、氧气浓度分布、蓄热环境的影响。通过对恒昇采空区破碎煤体的压实实验,测试了其应力应变及... 为了识别采空区应力加载对破碎煤岩空隙率的影响,基于采空区应力恢复及空隙率对煤自燃影响角度,分析了采空区空隙率对煤自燃发生中的漏风强度、氧气浓度分布、蓄热环境的影响。通过对恒昇采空区破碎煤体的压实实验,测试了其应力应变及空隙率变化特征。结合分形理论,建立了承压颗粒煤分形空隙率模型,明确了分形模型的初始参数,并对实验数据及理论计算数据进行比较。结果表明:①在应力作用下,破碎煤体发生压实变形,造成颗粒级配发生变化,进而造成分型维数增大与空隙率发生变化,说明随工作面推进及采空区应力逐渐恢复状态下,采空区破碎煤体空隙率呈现动态变化;②通过测试原始煤样与破碎后煤样粒径分布与级配变化,获得了承压破碎煤体的分形维数,发现承压破碎煤体分形维数增大则说明受载煤样更加破碎,在应力加载状态下其空隙率逐渐减小;③通过分形理论与承压破碎煤体的应力应变关系,建立了承压颗粒煤的分形空隙率理论模型,理论计算结果与实验结果误差在0.028~0.106,可满足工程需要;④分析了该模型的使用条件,在获得破碎煤岩应力应变函数及应力加载路径的前提下,该模型可对任意状态下的空隙率进行预测。 展开更多
关键词 空隙率 分形理论 破碎煤岩 采空区 自燃 应力场
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Suspension mechanism and application of sand-suspended slurry for coalmine fire prevention 被引量:5
14
作者 Xu Yongliang Wang Lanyun +1 位作者 chu tingxiang Liang Donglin 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI 2014年第5期649-656,共8页
North and west China has abundant coal resources, however, such resources make these regions prone to serious mine fire disasters. Although the copious sand and fly ash resources found in these areas can be used as fi... North and west China has abundant coal resources, however, such resources make these regions prone to serious mine fire disasters. Although the copious sand and fly ash resources found in these areas can be used as fire-fighting materials, conventional grouting is expensive because of water shortage and loess particles. A new compound material(i.e., a sand-suspended colloid), which comprises a mineral inorganic gel and an organic polymer, is developed in the current study to improve the quality of sand injection and reduce water wastage when grouting. The new material can steadily suspend the sand, through the addition of a small amount of colloid yielding steady sand-suspended slurry. The process of producing the slurry is convenient and quick, overcoming the shortage of sand-suspending thickeners which need heat and are difficult to produce. The space work model based on the theory of the double-electric layer is established to study the suspended mechanism of the solid particles in the sand-suspended colloid.The dispersion effect of the sand-suspended colloid is demonstrated by the incorporation of the electrostatic effect by the double-electric layer and the steric hindrance effect on the sand particles, ensuring the stability of the colloid system and the steady suspension of sand particles in the sand-suspended colloid.Mechanical analysis indicates that the sand is suspended steadily under the condition that the rock sand particles stress on the lower part of the fluid is less than the yield stress of the colloid. Finally, the fireprevention technology of sand suspension was applied and tested in the Daliuta Coal Mine, achieving successful results. 展开更多
关键词 Sand-suspended colloid Sand-suspended slurry Suspension mechanism Dual-electrical layer Space work model Fire prevention
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近距离老空区分阶注氮-抽放稀释惰化效应模拟分析与实践
15
作者 褚廷湘 苏媛媛 《华北科技学院学报》 2022年第4期19-28,共10页
为研究分阶注氮—抽放对采空区瓦斯稀释与置换的影响效应,以新疆某矿12032下分层工作面、12031上分层采空区为研究对象,通过COMSOL数值模拟软件和现场实测,分析了密闭老空区注氮置换瓦斯机制及气体组分分布规律,研究结果表明:通过分阶... 为研究分阶注氮—抽放对采空区瓦斯稀释与置换的影响效应,以新疆某矿12032下分层工作面、12031上分层采空区为研究对象,通过COMSOL数值模拟软件和现场实测,分析了密闭老空区注氮置换瓦斯机制及气体组分分布规律,研究结果表明:通过分阶注氮与抽放,老空区内瓦斯浓度由初始的25%左右降至4.8%左右,共置换老空区89.56%的瓦斯,老空区内瓦斯得到有效稀释与置换;老空区内CO消除,O_(2)浓度低于5%,实现了老空区协同惰化,降低了煤自燃风险;研究成果为近距离分层开采老空区瓦斯涌出及煤自燃协同防治提供了技术参考。 展开更多
关键词 老空区 瓦斯抽放 注氮 煤自燃 数值模拟
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N_(2)及CO_(2)抑制煤自燃效果实验研究
16
作者 王浩 郑万成 +1 位作者 褚廷湘 赵波 《能源与环保》 2024年第11期63-68,共6页
为对比CO_(2)和N_(2)抑制煤自燃氧化的效果,基于吸附及低温氧化实验系统,研究了干空气、N_(2)+干空气混合气体、CO_(2)+干空气混合气体条件下煤中自由基变化规律,以及标志气体CO的产生过程。实验表明,0~0.1 MPa升压阶段煤对不同气体吸... 为对比CO_(2)和N_(2)抑制煤自燃氧化的效果,基于吸附及低温氧化实验系统,研究了干空气、N_(2)+干空气混合气体、CO_(2)+干空气混合气体条件下煤中自由基变化规律,以及标志气体CO的产生过程。实验表明,0~0.1 MPa升压阶段煤对不同气体吸附量随吸附压力线性增长;煤对气体物理吸附量满足CO_(2)>O_(2)>N_(2)的关系,随着温度的升高,自由基浓度与CO浓度均在上升,但惰化条件下的增长速率及增长幅度显著小于干空气条件下,可见惰性气体可以抑制煤的低温氧化,通过抑制效果的数值比较,各温度阶段CO_(2)的阻化效果优于N_(2),研究成果对指导采空区自燃火灾防治工作具有重要意义。 展开更多
关键词 惰性气体 煤低温氧化 自由基 CO浓度
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工作面推进下采空区煤自燃进程的动态模拟研究 被引量:29
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作者 褚廷湘 李品 余明高 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期529-537,共9页
提出了一种改进的非稳态模拟方法,用于分析工作面推进对采空区遗煤所处渗流和氧化环境的动态影响.基于所建立的模拟方法,模拟了耿村矿13210工作面不同推进距离下采空区渗流参数、氧气浓度和温度场的动态分布,并通过现场实测与模拟结果比... 提出了一种改进的非稳态模拟方法,用于分析工作面推进对采空区遗煤所处渗流和氧化环境的动态影响.基于所建立的模拟方法,模拟了耿村矿13210工作面不同推进距离下采空区渗流参数、氧气浓度和温度场的动态分布,并通过现场实测与模拟结果比对,验证了模拟方法的可行性.结果表明:该模拟方法实现了采空区煤自燃过程与工作面动态推进间的反演,发现采空区自燃危险区域随推进距离的增加呈现阶段化分布特征;当工作面推进90~120 m后,采空区渗透参数、氧气浓度的分布在滞后工作面一定范围内相对稳定,但温度场具有明显的拖尾降温现象.采空区动态尺度下的模拟更能体现采空区煤自燃过程与自燃危险区域分布,为动态推进下的采空区煤自燃预测提供了指导. 展开更多
关键词 工作面推进 动态采空区 煤自燃 数值模拟
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相似煤储层瓦斯压力计算模型及其空间分布特征 被引量:4
18
作者 陈月霞 许江 +1 位作者 褚廷湘 陈学习 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期606-612,共7页
为了识别煤层瓦斯抽采过程中瓦斯压力的空间分布特征,利用多场耦合模拟试验,通过最小二乘法残差平方和优化研究了煤层瓦斯压力变化与距抽采管最短距离之间的关系.基于遗传算法进一步优化了煤层瓦斯压力计算模型常量参数,重构及可视化了... 为了识别煤层瓦斯抽采过程中瓦斯压力的空间分布特征,利用多场耦合模拟试验,通过最小二乘法残差平方和优化研究了煤层瓦斯压力变化与距抽采管最短距离之间的关系.基于遗传算法进一步优化了煤层瓦斯压力计算模型常量参数,重构及可视化了煤层瓦斯压力的空间分布.结果表明:该计算模型可用于卸压区抽采时相似煤储层空间各位置及不同抽采时间的瓦斯压力计算;煤层瓦斯压力与距抽采管最短距离呈指数衰减函数关系,其下降趋势与抽采时间和距抽采管距离相关;在煤层立体空间维度,垂直抽采管断面上的瓦斯压力场呈现出以抽采口为中心的圆环分布,平行抽采管的二维面上瓦斯压力场围绕抽采管呈椭圆环分布,其三维等压面呈漏斗状分布. 展开更多
关键词 瓦斯抽采 空间分布 遗传算法 瓦斯压力
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