河南理工大学煤炭安全生产河南省协同创新中心
- 作品数：55 被引量：380H指数：11
- 相关机构：中南大学资源与安全工程学院新疆工程学院矿业工程与地质学院河北工程大学矿业与测绘工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金河南省基础与前沿技术研究计划项目更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学环境科学与工程理学更多>>
- 温度冲击下煤的微观结构变化与断裂机制被引量：8
- 2019年
- 为研究温度冲击下煤的微观结构变化及其损伤断裂机制,以干燥颗粒煤为研究对象,分别开展了煤样的冷冲击和热冷冲击试验。利用扫描电镜(SEM)观测图像结果,分析对比了两种温度冲击前后煤样微观形貌、裂缝分布、开裂和延伸情况,结合断裂力学理论分析了煤样内部微裂缝的开裂机制和扩展方向,并通过ANSYS有限元软件模拟了微裂缝扩展时的应力场和位移场的分布情况,揭示了煤样的断裂机制。研究结果表明,两种温度冲击对煤的结构均造成了不同程度的破坏,温度冲击所形成的热应力最终导致了原始裂纹和新生裂纹的扩展和延伸;温度冲击下所产生的裂纹形式主要有沿晶裂纹、穿晶裂纹、翼型裂纹、交叉裂纹、枝须状裂纹和网状裂纹;分析结果表明,温差愈大,所产生的温度热应力愈大,热冷冲击所产生的裂缝的数量更多、扩展更充分,对煤样的破坏更严重,因此,热冷冲击的破煤效果更好。
- 王登科孙刘涛孙刘涛
- 关键词：微观结构应力强度因子
- 氮气幕对瓦斯爆炸进行阻爆实验被引量：7
- 2019年
- 为阻断瓦斯爆炸在管道方向上的传播,保护管道后方区域,本文采用氮气幕来进行阻爆,所设计的实验装置在爆炸发生后能自动喷出氮气。主要研究了氮气的喷气压力和喷气时刻对阻爆功能的影响。结果表明,在喷气压力为0.1MPa时,氮气幕仅起到抑制作用,爆炸火焰能穿过整个实验管道。在喷气压力为0.2MPa时,仅部分实验能够阻爆,氮气幕产生不稳定的阻爆效果。在喷气压力为0.3MPa时,阻爆位置均稳定在左喷头和右喷头之间区域,氮气幕产生稳定地阻爆效果。喷气压力超过0.4MPa后,阻爆位置稳定在右喷头附近。在较低氮气压力0.2MPa下,喷气时刻对阻爆效果产生显著影响。随着喷气时刻延迟,氮气喷出量减小,氮气幕由不稳定阻爆变为不阻爆。喷气时刻延迟到198ms后,氮气幕便丧失阻爆功能。在喷气压力超过0.3MPa后,氮气幕阻爆效果便不受喷气时刻的影响,喷气压力对能否阻爆起决定作用。
- 路长王鸿波张运鹏朱寒余明高
- 关键词：甲烷阻爆
- 不同强度冲击波诱导沉积煤尘爆炸火焰传播特性被引量：11
- 2021年
- 在全透明有机玻璃管道中,利用同步控制系统、高速摄像系统和高速粒子成像测速系统(PIV),从爆炸超压、火焰传播速度、火焰温度和复合火焰演化规律等方面研究了不同瓦斯爆炸强度条件下诱导沉积煤尘爆炸特性和复合火焰传播特性,并分析了煤尘卷扬湍流特征。实验结果表明:3种工况下,随着甲烷体积分数的增加,爆炸超压和压力上升速率明显增高,压力峰值来临时刻减小,且当体积分数超过8.5%后,压力曲线和压力上升速率曲线出现明显的振荡特征;复合火焰传播速度远大于纯瓦斯爆炸工况,且复合火焰传播速度-位置曲线均呈波动上升特征;甲烷的体积分数越接近当量比,爆炸超压、波前流速、火焰锋面温度及其温度上升速率越高;甲烷体积分数为9.5%和8.5%时,复合火焰呈“倒钩形”,之后很快出现火焰加速;而甲烷体积分数降至8.5%后,复合火焰亮度降低,结构呈现破碎和不连续的形态特点。PIV测试表明:甲烷体积分数为9.5%时,初始爆炸强度高,波前流速快,煤粉可随冲击波整体快速运动,卷扬区整体湍流强度较高,大大加快了煤粉与空气的混合速度,促进了卷扬煤粉的燃烧。较高的冲击波波前流速和火焰锋面温度2种参数相结合是造成甲烷/煤尘复合火焰不断加速的原因。
- 裴蓓张子阳潘荣锟余明高陈立伟温小萍
- 关键词：瓦斯爆炸煤尘爆炸
- 点火源位置对甲烷-空气爆燃超压特征的影响被引量：25
- 2015年
- 开展了化学恰当比?=1甲烷-空气预混气在透明方形管道内的爆燃实验研究,改变点火源位置,分析在管道一端闭口一端开口条件下,点火源位置对甲烷-空气预混气爆燃超压特征的影响。实验结果表明:当点火源与闭口端之间距离较小时,时间-超压曲线不发生振荡,随着点火源相对于闭口端距离的增加,超压分别呈微弱等幅振荡、振幅指数增长的振荡,且最大超压峰值随之增加;超压波形与火焰瞬态结构存在密切关联,振荡波形超压峰值的极值点总是位于火焰位置的极值点;当超压发生振荡时,振幅指数增长阶段的振荡周期随时间线性减小,振荡周期与未燃气气柱长度呈现较好相关性;超压振荡的原因在于,泄爆口侧的火焰前沿触发了超压振荡,闭口侧火焰前沿与声波(压力波)在未燃气气柱中相互作用放大了超压振荡。
- 郑立刚吕先舒郑凯余明高潘荣锟张玉贵
- 关键词：甲烷
- 石灰岩孔道试样压缩条件下变形与强度特征的试验研究被引量：4
- 2016年
- 为了分析非均匀应力分布对石灰岩孔道试样变形、强度及破坏特征的影响，利用孔径为6～25mm的石灰岩孔道试样，在RMT-150B岩石力学试验系统进行单轴和内孔压为0的常规三轴压缩试验。结果表明：（1）单轴压缩时，孔道试样的峰值强度、弹性模量与孔径没有明显关系，破坏特征以张剪性破坏为主，孔道没有出现坍塌迹象。（2）三轴压缩时，孔径对试样在屈服阶段以前变形特性的影响不明显，对峰值后的变形特征影响显著，孔道试样的弹性模量与孔道尺寸、围压的关系不大。（3）利用修正的Coulomb预测材料强度高出单轴压缩峰值强度11％左右，与完整试样试验回归结果大致相等，其值与孔径和围压没有直接关系；而以修正的双剪切强度准则预测材料强度受试样孔径、围压的影响较为复杂，孔径小于11mm预测材料强度与孔径、围压的关系不明显，而孔径大于16mm时预测材料强度随孔径、围压增加而降低。（4）三轴压缩时孔道试样的破坏特征受孔径、围压的双重影响，孔径较大时更有利于屈服破坏承载能力降低。
- 苏承东李冰洋吴秋红
- 关键词：岩石力学尺寸效应
- 考虑卸压和抽采效果的水力冲孔布孔参数优化研究被引量：39
- 2014年
- 为了提高水力冲孔技术的消突效果,建立了考虑煤的塑性软化、扩容特性和流变特性的钻孔周围煤体黏弹塑性模型,得到了不同冲煤量钻孔的卸压范围,建立了考虑渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,采用COMSOL软件对建立的耦合模型进行求解,研究了不同冲煤量钻孔的抽放半径,优化了水力冲孔布孔参数。结果表明:在确定水力冲孔布孔参数时,应综合分析水力冲孔的卸压范围和抽放半径,冲煤量为0.5,1.0和1.5 t/m时,卸压范围分别为3.71,4.61和5.8 m,抽放半径分别为3.5,4.3和5.0 m,义安矿平均冲煤量为1.0 t/m,由此确定水力冲孔布孔间距为8.0 m,区域措施效果检验和工作面预测数据表明,确定的布孔参数合理可靠。
- 郝富昌孙丽娟刘明举
- 关键词：水力冲孔布孔参数渗流场抽放半径卸压范围
- 含复合添加剂N2-双流体细水雾抑制乙醇火焰强化研究被引量：2
- 2021年
- 细水雾扑灭油池火初期会出现火焰强化现象,这在一定程度上影响了细水雾灭火技术的安全性。本文研究了含复合添加剂N2-双流体细水雾对乙醇火的灭火有效性,从火焰温度、灭火时间和燃烧场流场结构特征三个方面,分析其对细水雾灭火火焰强化现象的抑制作用。实验结果表明:四种工况灭火效率从高到低分别为含KQ溶液N2-双流体细水雾>N2-双流体细水雾>含6%氟表面活性剂N2-双流体细水雾>Air-双流体细水雾;在含复合添加剂KQ溶液N2-双流体细水雾作用下,火焰强化现象几乎消失,同时表现出良好的控火效果,其原因是N2作为驱动气体则能预先稀释燃烧室内可燃气体浓度,降低火焰燃烧速率;而在氟表面活性剂与金属钾盐添加剂耦合作用下,有利于降低雾滴粒径,加快细水雾的蒸发与金属K离子的析出,从而提高了化学灭火和物理灭火作用。因此,KQ溶液N2-双流体细水雾灭火效率和控火能力大大提高。研究结果将为提高细水雾灭火技术的安全性提供指导。
- 裴蓓杨双杰陆丁连王燕余明高景国勋
- 关键词：添加剂
- 瓦斯/煤尘爆炸初期复合火焰加速及灾害强化机制分析被引量：7
- 2021年
- 为了探明瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害强化的产生机制,采用20 L球、高速纹影和PIV对瓦斯/煤尘爆炸初期复合火焰加速特性、压力变化进行了实验研究,并对其爆炸瞬间的流场特征进行了分析。结果表明:相比甲烷/空气爆炸,同一甲烷浓度下,瓦斯/煤尘爆炸初期火焰传播速度稍有降低,焰胞状结构减少,火焰上浮现象几乎消失;马克斯坦长度随甲烷浓度的增大而减小且均为正值,表明爆炸初期复合火焰发展趋于稳定,有利于煤尘粒子参与燃烧反应。甲烷浓度接近最佳当量浓度、煤尘粒径越小或煤尘质量浓度增加接近最佳浓度时能诱发复合火焰加速,导致爆炸威力增强。低浓度瓦斯/煤尘复合体系对煤尘质量浓度的提高更敏感,而随着煤尘浓度的增大,甲烷浓度对瓦斯/煤尘复合体系的影响逐渐降低。初始爆炸强度对瓦斯/煤尘复合体系有重要影响。9%瓦斯/煤尘爆炸体系由于初始爆炸强度高,复合火焰中心负压使多数煤尘粒子做向心运动,火焰前锋周围聚集了大量煤尘粒子,同时在火焰前锋周围形成的大量方向相反的大涡量旋涡,促进了煤尘表面与氧气的快速接触,加剧了燃烧反应。研究结果将为瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害防治提供指导。
- 裴蓓朱知印余明高陈立伟张子阳王燕
- 超长回采工作面微震特征的影响因素研究被引量：1
- 2022年
- 为探讨超长工作面微震特征影响因素,采用微震监测技术研究42108工作面微震事件的空间分布特征及冲刷构造、推进速度、矿压对煤岩体微震事件特征的影响机制。研究结果表明:微震事件集中发生于工作面辅运巷侧,微震事件的空间分布受临近采空区、上覆煤层煤柱影响较大;微震事件能量和空间分布特征与推进速度相关性较差,当推进速度超过5.5 m/d后,微震事件频次、总能量与推进速度呈正相关;过冲刷构造时工作面推进速度降低,微震能量、频次的稳定性较差,易造成大能量积聚,使工作面危险性增大;微震事件集中发生位置与矿压值较大区域相吻合。
- 王云刚唐飞杜炳成孔祥岩
- 关键词：微震监测矿压
- 阻塞比对竖直管道中铝粉爆炸特性的影响研究被引量：5
- 2019年
- 在自行搭建的竖直透明管道喷粉平台中开展了铝粉尘爆炸实验研究,通过对铝粉爆炸火焰锋面演化及压力变化等特征进行分析,探究泄爆口阻塞比对铝粉爆炸特性的影响规律。结果表明:阻塞比对较小粒径铝粉爆炸火焰锋面结构影响较大。管道中爆炸超压呈双峰形式;对于较小粒径铝粉,超压双峰主导地位在拐点φ=0.4(φ为阻塞比)处发生反转,且第一波峰值与第二波峰值通过转折点时变化趋势不同,第一波峰值随阻塞比增加而升高,并以φ=0.4为拐点,斜率大大提升,而第二波峰值随阻塞比的增加先升后降,且在φ=0.4时达到最大;铝粉粒径较大时,波峰值变化趋势与小粒径类似,拐点后移至φ=0.6。最大(主导)超压峰值随阻塞比增加而增加;小粒径粉尘更容易产生危险性爆炸超压。
- 朱小超郑立刚于水军于水军李刚杜德朋李刚
- 关键词：阻塞比铝粉超压
