峰值前后多次加载下煤样声发射特征

掌握峰值前后多次加载下煤样声发射变化规律,对研究煤矿开采中不同变形部位煤岩裂缝演化至关重要。利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,采取焦作矿区煤样进行了峰值前后多次加载下的应力-应变-声发射测试实验。测试结果显示:首次加载时声发射参数呈现"渐变性"的变化特征,随后加载时声发射变化呈现"分段性"特征。并且随着加载次数的增加煤岩的Felicity效应逐渐增强,体现了煤岩记忆的超前性。同时,随着加载次数的增加,煤样时间-声发射曲线较时间-应力曲线的滞后性逐渐增强。这些特征的研究可以为煤矿井下地质灾害的监测、预测提供指导。

基于层理影响的煤样加载过程声发射差异性分析

为了探究层理对煤矿开采过程中煤岩声发射特征的影响,在寺河矿采集煤样,根据煤样制作要求,分别沿轴向垂直层理方向和平行层理方向加工煤样。利用RMT-150B岩石力学实验系统和CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,对煤样加载过程中的应力–应变、声发射特征进行测试分析。测试结果显示:轴向垂直层理煤样不仅具有较高的岩石力学强度和声发射强度,而且声发射特征具有较强的突变性和滞后性。声发射特征的差异性体现了在加载过程中,轴向垂直层理煤样以整体变形、破坏为主,轴向平行层理煤样以局部变形、破坏为主,这为煤矿井下动力灾害的监测、预报提供了指导。

煤样加载过程声发射响应特征试验研究

为了探究不同裂隙发育程度、分布非均匀程度的煤样在加载过程中声发射响应规律,利用RMT-150B岩石力学伺服试验系统和声发射监测系统对寺河矿不同裂隙发育程度、分布非均匀程度的煤样进行原始渗透率和加载过程中声发射参数测试。结果表明:裂隙分布较均匀的煤样加载时,声发射能量在塑性变形阶段前期或弹性变形阶段后期快速增至最大值,后略有减小并维持在一定水平;裂隙分布非均匀性强且裂隙发育的煤样加载时,声发射能量在弹性变形初期就达较高值,后逐渐增加至最大值,随后稳定在一定值。试验结果对采煤过程中煤岩变形规律具有较好的预测作用。

不同煤体结构组合的煤与瓦斯突出临界瓦斯压力

基于能量理论,分析了瓦斯突出瞬间能量的变化,构建了包括煤岩弹性能、瓦斯膨胀能在内的煤与瓦斯突出的正效应数理模型及煤岩抵抗瓦斯突出能量的负效应模型。根据煤岩应力-应变试验,拟合得出了煤岩不同变形阶段力与变形量之间的关系,结合正、负效应耦合模型,计算出了寺河矿不同煤体结构组合下煤与瓦斯突出发生的临界瓦斯压力值。结果表明:在其他条件相似的情况下,随着软煤比例的增加,临界瓦斯压力值呈指数减小,煤与瓦斯突出的可能性大幅增加。利用该方法可以对煤与瓦斯突出临界值进行快速判断,从而采取有效措施。

合层水力压裂煤层投球数的确定

在单层较薄、煤层间距较小的多煤层发育地区进行合层水力压裂时,合理的投球数是保障合层水力压裂施工过程顺利进行、被改造的各煤层总体效果最佳的重要条件之一。煤储层与砂岩储层在力学性质等方面存在一定的差异性,若参照砂岩储层的投球数对煤储层进行改造,可能导致施工压力上升、煤层段压裂效果欠佳等问题。因此,准确得出不同地质情况下的合理投球数,可以解决以往投球数确定难、施工效果无法保证的问题。基于合层投球水力压裂原理,系统分析了合层投球水力压裂的影响因素,在此基础上,分别构建了软、硬煤交互和不同硬煤的合层水力压裂地质模型及投球数数理模型。应用该模型,对淮北芦岭矿8#+9#合层水力压裂的投球数进行了设计,现场施工结果表明,该方法能对不同煤层组合下的合层水力压裂的投球数确定提供理论依据。

寺河矿正断层附近瓦斯涌出量变化规律研究

查明不同倾角正断层附近瓦斯涌出量变化规律对及时进行风量调整,保障煤矿安全生产有重要意义。以寺河矿煤田勘探开发资料为基础,在系统分析断层附近煤层顶、底板岩性、力学性质、原始状态下应力分布状况等的基础上,借助Ansys软件分别构建了倾角13°和65°正断层的地质模型;根据该区应力测试结果,应用Flac3D数值模拟软件,模拟了两种倾角下断层附近应力场分布规律;采集煤样,模拟现场围压,进行了不同应力下煤岩渗透性试验,得出应力-应变-渗透率之间的关系;根据应力模拟结果,结合渗透率测试试验,得出研究区正断层附近渗透率分布规律;根据瓦斯含量、渗透率和瓦斯涌出量之间的关系,最终得出断层附近瓦斯涌出量变化规律。结果表明:应力-应变-渗透率具有较好的一致性,从断层附近到远处,渗透率表现为"减小—过渡—增大—正常"的变化规律,瓦斯涌出量表现为"增大—减小—正常"的变化规律。预测结果与现场实测数据对比显示,该预测结果具有一定的准确性。

CO_2增能压裂在煤层气垂直井中的应用

根据伴注CO2增能压裂特点,系统分析了CO2增能压裂增产机理,结合芦岭矿实际情况,设计了该研究区CO2增能压裂煤储层工艺技术。芦岭矿井伴注CO2增能压裂和常规活性水压裂的产气对比表明:CO2增能压裂从一定程度上可增加煤层气垂直井的产气量,具有较好地应用前景。

“采气工程”课程教学方法改革探索

针对煤及煤层气工程专业"采气工程"课程特点,系统分析了课程目前存在的主要问题。对理论教学和实践教学环节,分别提出了启发、探讨、报告式教学与常规教学方法相结合,自行研制实验设备与常规实验相结合,注重实习过程的每一环节与总结探讨相结合的教学方法,并采取了引导式和激励式的教学保障措施。实践结果表明:该教学方法充分调动了学生学习的主动性和积极性,加深了学生对知识的理解,锻炼了学生的动手能力,提高了学生解决问题的能力,教学效果良好。

煤样加载过程声发射特征及变形演化

为了掌握煤样加载过程中的声发射特征及变形规律,对煤样加载过程中的应力-应变-声发射特征进行测试与分析。并以损伤变量为纽带,建立了煤样变形模型。根据声发射监测结果,对应力-应变曲线进行了反演,并与实测结果进行了对比。

MATLAB软件在安全检测与监控技术课程教学中的应用探讨

化工行业安全形势严峻,可靠的安全检测与监控是开展化工企业安全管理、保障安全生产的前提。安全检测与监控技术的课堂教学对于培养适应于化工行业的安全工程专业技术人才至关重要。为提升课堂授课效果,本文分析了安全检测与监控技术课堂教学中存在的问题及需求,提出了基于MATLAB软件的课程教学改革思路,并综合论述了具体的实施方案,研究结果对安全检测与监控技术的课程改革实践具有一定指导意义。

“煤及煤层气工程”专业实验教学改革与探索

良好的实验教学体系是促使学生掌握、探索、运用理论知识的有效保障。基于煤及煤层气工程专业的特点,系统分析了现阶段实验教学中存在的问题。针对教学理念的片面性以及实验的局限性,分别提出了启发式与开拓式教育相结合、常规实验改进与创新性实验探索相结合的实验教学方法。同时,通过有效的激励措施和考核方法来调动学生学习的积极性、主动性。实践结果表明该方案使学生养成了主动参与实验、设计实验的习惯,提高了学生思考问题、探索问题、解决问题的能力,取得了良好的教学效果。

马兰矿18504工作面瓦斯综合防治措施优化研究

采取合理的工作面瓦斯防治方法对减少瓦斯事故的发生具有重要意义。以马兰矿18504工作面为研究对象,在对研究区工作面回采特征、瓦斯涌出特征、通风情况进行分析的基础上,制定了工作面危险性预测方法和抽采效果检验方法。并根据工作面实际确定了工作面瓦斯综合防治措施。形成了一套包含危险性预测、防治措施、效果检验的瓦斯综合防治方法,为临近区瓦斯治理提供了一种参考。对实现煤矿的安全、高效开采具有重要意义。

煤层气井水力压裂伴注氮气提高采收率的研究

最大限度地提高CH4气体初始解吸压力是提高其采收率的重要途径之一。针对我国"低压"煤储层的临储压力比小、初始解吸压力低、活性水压裂效果不甚理想的现状,系统分析了水力压裂伴注N2增能压裂提高采收率的机理,结合施工现场情况,设计了水力压裂伴注N2增能压裂煤储层工艺参数。屯留井田水力压裂伴注N2增能压裂与常规活性水压裂的临界解吸压力对比表明:水力压裂伴注N2能提高煤层气井排采初期的临界解吸压力,在其他条件相同的情况下,一定程度上能提高煤层气井的采收率。

《消防工程学》课程教改研究——以河南城建学院为例

随着我国火灾事故的高发,注册消防工程师的考试实施,国家亟须一些具有消防知识的人才。《消防工程学》是安全工程专业和消防工程专业的核心课程之一,本文就目前我校该课程授课中存在的一些问题,笔者进行了教学改革相关的分析,提出以注册消防工程师为导向,用“超星学习通”实现从“要我学习到我要学习”的转变,并提出教材改革、实验教学改革、考核改革等方面的建议,以提高学生对该课程的重视度、学习效果和实际动手能力。

安全工程专业英语教学方法改革与探索

良好的教学方法对于提高学生学习积极性、保障教学效果具有重要意义。本研究基于安全工程专业特点、生源特点系统分析了目前专业英语教学中存在的不足,结合专业英语课程特点提出了鼓励式教学、互动式教学、启发式教学相结合的教学方法,并对教学内容进行了改革。同时,本研究以成绩考核、创新成果奖励作为手段,鼓励学生主动学习、积极思考。实践结果表明:该方法有效提高了学生学习的积极性、主动性,为其他课程教学方法的改进提供了参考。

五虎山煤矿010910工作面复合采空区注浆防灭火效果分析

为了解决五虎山煤矿010910工作面的遗煤氧化自燃问题,需要在010910工作面回风巷上隅角适当范围内,通过实施向上的定向观测兼治理钻孔以及010910工作面埋设的束管采样器,同时对上覆工作面采空区和010910采空区进行实时动态分层监测;复合采空区动态分层监测状态下出现CO浓度升高等遗煤自燃迹象后,利用上层施工的定向钻孔及本层回风巷的注浆管路,实施上下层高低位联合注浆治理措施。结果表明:实施高低位联合注浆后钻孔内CO气体浓度呈不断降低趋势,复合采空区注浆治理效果比较明显,能确保工作面正常回采。

煤矿安全技术课程实验教学改革与探索

为了切实提高实验教学效果,结合目前实验结果不足,提出了自主式教学、探索式教学、论证式教学相结合的教学方法改革和常规性实验、拓展性实验、自选性实验相结合的实验内容改革,并采用课程成绩、创新成果奖励作为保障措施,切实推进教学改革的进行。

水幕与排烟系统协作下隧道火灾烟气防控研究

为优化选择水幕和机械排烟系统作用下最佳防排烟方式,运用FDS数值模拟方法探究排烟速率和水幕与排烟口间距对烟流分布的影响,并对11组模拟工况下排烟效率和烟气特征参数变化规律进行研究。结果表明:20 MW的火源功率下,排烟速率为60 m^3/s、水幕与排烟口间距为12.5 m时,排烟效率较高且烟气特征参数满足安全要求,考虑防排烟的有效性和经济性,可选其为最优防排烟组合方式。研究结果对防排烟系统的设计具有指导意义。

煤样单轴压缩破坏过程能量耗散与应力降关系研究

相较于煤岩破坏能量耗散,更为直观的应力降对辅助研究煤岩破坏特征及地球物理信号变化规律具有一定的现实意义,应力降是能量耗散的宏观表现形式。目前对能量耗散和应力降的研究大多只是针对单方面的研究,未对两者之间的关系开展全面研究,两者之间的关系不明确,制约了应力降指标的应用。针对上述问题,采用YAW-600型微机控制电液伺服压力试验机对煤样进行单轴压缩实验,研究分析了煤样受载破坏全过程能量耗散指标和应力降指标的演化特征及两者之间的关系;基于理论分析,进一步研究了能量耗散指标与应力水平和应力降指标乘积的关系。研究结果表明:煤样单轴压缩破坏过程中能量耗散指标与应力降指标对煤样显著断裂都有较好的响应,且在数值上处于同一数量级,但两者不完全成比例;能量耗散速率与应力水平和应力降速率乘积呈线性关系,能量耗散量与应力水平和应力降乘积呈线性关系,拟合优度分别为1和0.9975;相较于能量耗散指标,更为直观的应力水平和应力降指标乘积对煤样显著破坏更为敏感,且呈阵发特性。该研究结果明确了能量耗散与应力降的关系,为应力降指标的应用提供了一定的理论支撑,可用于深入研究煤岩破坏特征及声发射、电磁辐射、红外辐射等地球物理信号变化规律。

岩后隧道火灾内部特征温度影响范围研究

为量化隧道内部发生火灾后的特征温度影响范围,以人眼高度的特征温度(70℃)和顶棚高度处的特征温度(334℃)作为影响范围界定参数。采用FDS数值模型方法研究了岩后隧道事故中单火源、多火源情况下的温度分布规律。研究结果表明:隧道中心线位置,无论是单火源还是多火源,人眼特征高度处的温度影响范围皆小于顶棚处温度影响范围。多火源时,在相邻火源区域间,人眼特征高度处温度出现明显叠加效应,而顶棚高度处则未出现该现象,但其区域内温度远高于人眼特征高度处,且衰减所需时间更长。以464 m长的岩后隧道为研究对象,30 s后距离第一火源50 m范围内的汽车已经达到可燃温度,360 s后距离第一火源184 m的煤车尚未达到可燃温度。人眼特征高度处烟流叠加区域温度呈现出极不稳定的动态升高,但最高温度较顶棚处低。叠加区域以外,顶棚处温度衰减比人眼特征高度处更为缓慢,但影响范围会持续扩大,受时间效应影响明显。