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风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究 被引量:41
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作者 黎经雷 牛会永 +3 位作者 鲁义 李石林 赵蕾 聂琦苗 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期156-162,共7页
为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的... 为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0~23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。 展开更多
关键词 进风巷风速 近距离煤层 采空区漏风 上覆采空区 煤自燃
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大气压力变化对锁风启封火区气体积聚的影响规律 被引量:2
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作者 黎经雷 牛会永 +2 位作者 鲁义 李石林 赵蕾 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期42-45,50,共5页
为研究大气压力变化对锁风启封火区内气体积聚的影响,探索合理的启封时机,降低火区启封工作中的危险性。在大气压力对火区内气体运移作用机理的基础上,运用Fluent软件对锁风启封前、启封后的封闭火区内的气体状态进行计算,对各个启封时... 为研究大气压力变化对锁风启封火区内气体积聚的影响,探索合理的启封时机,降低火区启封工作中的危险性。在大气压力对火区内气体运移作用机理的基础上,运用Fluent软件对锁风启封前、启封后的封闭火区内的气体状态进行计算,对各个启封时期封闭区内的气体状态进行理论分析。研究结果表明:大气压力变化平缓时启封火区危险性较小;锁风启封火区过程中,由于外界新鲜空气不断漏入封闭区内,当密闭距离越接近着火带时,着火带附近的氧浓度越高;瓦斯主要积聚在着火带下风侧,随着漏入火区氧量的增大其瓦斯浓度也相应地降低。在实际启封工作中,应根据矿区实际情况合理选择启封时机,时刻监视火区内气体状态,提高煤矿火区启封的安全性。 展开更多
关键词 煤矿火区 大气压力 热风压 锁风启封 气体积聚 数值模拟
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浸水加温条件下煤电性参数特征试验研究 被引量:7
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作者 牛会永 刘轶康 +3 位作者 聂琦苗 鲁义 李石林 胡相明 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期37-42,共6页
为探究环境因素作用下的褐煤电性参数变化特征,选取新疆矿区褐煤煤样,利用煤电性参数测试装置,在不同温度、不同浸水时长以及不同测试频率条件下,开展试验,测试干燥煤样和浸水煤样的电阻率和介电常数,探索多因素叠加作用对褐煤电性参数... 为探究环境因素作用下的褐煤电性参数变化特征,选取新疆矿区褐煤煤样,利用煤电性参数测试装置,在不同温度、不同浸水时长以及不同测试频率条件下,开展试验,测试干燥煤样和浸水煤样的电阻率和介电常数,探索多因素叠加作用对褐煤电性参数变化特征的影响机制。研究结果表明:相同浸水时间和温度条件下,测试频率越高,褐煤的电阻率以及介电常数越小;浸水时间达到12 h后,不同温度和不同测试频率条件下褐煤电阻率均迅速下降,浸水时间超过12 h后电阻率趋向稳定,干燥褐煤对水分的吸收趋于饱和;当煤样温度低于40℃时,不同测试频率条件下,随浸水时间的增加,褐煤介电常数增加幅度较大;105Hz测试频率条件下,当煤样温度升高至40~55℃时,煤样电阻率变化明显,温度因素对褐煤电阻率影响较大;测试频率低于105Hz且煤样浸水时间超过24 h条件下,当温度升高至40~55℃时,煤样介电常数变化显著,温度因素对褐煤介电常数影响明显。 展开更多
关键词 浸水时间 电性参数 测试频率 电阻率 介电常数
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孔隙率和风速对上覆采空区煤自燃的影响研究 被引量:4
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作者 吴奎 牛会永 +1 位作者 鲁义 李石林 《工业安全与环保》 2021年第9期6-10,共5页
为探究孔隙率和风速对上覆采空区煤自燃的影响,以某矿井的综采工作面为研究对象,运用Fluent软件进行数值模拟,建立了矿井U型工作面立体模型和采空区内多孔介质的渗流场数学模型,得到了上覆采空区氧气浓度和瓦斯浓度的分布状况。当孔隙... 为探究孔隙率和风速对上覆采空区煤自燃的影响,以某矿井的综采工作面为研究对象,运用Fluent软件进行数值模拟,建立了矿井U型工作面立体模型和采空区内多孔介质的渗流场数学模型,得到了上覆采空区氧气浓度和瓦斯浓度的分布状况。当孔隙率恒定时,随着风速增大,下覆采空区和上覆采空区的散热带和氧化带的面积增大,上覆采空区遗煤的二次氧化造成煤自燃倾向增大,对采空区深部的氧浓度和自燃发火的影响较小,对回风巷道上隅角的瓦斯浓度影响较大;当风速大小恒定时,随着孔隙率增大,上覆采空区和下覆采空区漏风区域面积的增加小于风速对其的影响,上覆采空区遗煤自燃发火的几率相对较小。该研究对采空区遗煤火灾和瓦斯超限防治具有重要意义。 展开更多
关键词 孔隙率 数值模拟 上覆采空区 煤自燃倾向 瓦斯防治
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高地温矿井采空区煤自燃O_(2)浓度场分布研究 被引量:5
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作者 刘轶康 牛会永 +2 位作者 聂琦苗 鲁义 李石林 《工矿自动化》 北大核心 2021年第8期108-114,共7页
针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O_(2)浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O_(2)浓度场分布规律进行了研究。结果表... 针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O_(2)浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O_(2)浓度场分布规律进行了研究。结果表明:①在通风量相同情况下,温度从24.8℃升高到40℃时,O_(2)随着风流向整个采空区渗入,O_(2)浓度随采空区深度增加而减小;在温度相同情况下,当风量从1800 m^(3)/min增大到2700 m^(3)/min时,采空区漏风范围大幅度提升,采空区O_(2)浓度场变化明显,O_(2)几乎充满整个采空区,并且高浓度O_(2)存在范围增大,此时由于热量积聚导致采空区温度升高,采空区内部遗煤温度也持续增加,煤氧复合作用加快,遗煤自燃的可能性增大。②随着采空区距工作面距离增大,O_(2)浓度减小,进风侧O_(2)浓度大于回风侧O_(2)浓度,表明进风侧煤自燃危险性大于回风侧。③随着采空区深度增加,进风侧与采空区中段O_(2)体积分数持续减小,曲线斜率呈先增大后减小趋势;回风侧O_(2)体积分数随采空区深度增加呈减小趋势;大量高浓度O_(2)存在于采空区150 m之前,整个采空区进风侧与采空区中段煤自燃危险性均大于回风侧。④当温度为40℃、通风量为2700 m^(3)/min时,氧化带最大宽度为131 m,将该最大宽度视为开采最大理论宽度,进一步计算安全推进速度,可为煤矿开采提供理论依据。 展开更多
关键词 高地温矿井 煤矿开采 采空区漏风 煤自燃 O_(2)浓度场分布 散热带 氧化带 窒息带
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预氧化浸水煤体表面结构变化及复燃特性 被引量:1
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作者 步允川 牛会永 +3 位作者 邱天 李硕鹏 杨雁晓 徐永亮 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期32-39,共8页
为研究预氧化长期浸水煤体孔隙结构变化及贫氧复燃特性,以长焰煤原煤(RC)、浸水煤(S_(200))、预氧化200浸水煤(O_(200)I_(200))、预氧化300浸水(O_(300)I_(200))煤为研究对象,采用N_(2)吸附、电镜扫描、热重实验手段,在21%,15%,10%,5%... 为研究预氧化长期浸水煤体孔隙结构变化及贫氧复燃特性,以长焰煤原煤(RC)、浸水煤(S_(200))、预氧化200浸水煤(O_(200)I_(200))、预氧化300浸水(O_(300)I_(200))煤为研究对象,采用N_(2)吸附、电镜扫描、热重实验手段,在21%,15%,10%,5%氧浓度下进行实验分析。结果表明:浸水后煤样比表面积增大,低温氧化最大质量变化率(DTG)较高,促进低温氧化过程煤氧复合反应;预氧化浸水煤样平均孔径增加,初始放热温度较小,总放热量增加,其中O_(200)I_(200)煤样热参数相对较大。随氧浓度增加,各煤样着火点温度减小,活化能增加,O_(200)I_(200)煤样的这2个参数较小;随氧浓度降低,煤样初始放热温度增加,最大放热量与总放热量减小。O_(200)I_(200)煤体孔隙较发达,锁水能力较强,持续升温后氧化能力较强,更易复燃。 展开更多
关键词 高温预氧化 浸水 孔隙结构 煤自燃 特征参数 氧浓度
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不同孔隙率对采空区自燃的影响规律研究 被引量:3
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作者 聂琦苗 牛会永 +1 位作者 鲁义 李石林 《安全》 2020年第5期46-51,共6页
为探究煤矿采空区在不同孔隙率条件下对煤自燃环境的影响,基于多孔介质渗流特性的相关理论,以煤矿综采工作面为原型建立了U型通风采空区三维模型和渗流数学模型,利用Fluent软件对采空区以不同的孔隙率大小和分布方式进行数值模拟计算,... 为探究煤矿采空区在不同孔隙率条件下对煤自燃环境的影响,基于多孔介质渗流特性的相关理论,以煤矿综采工作面为原型建立了U型通风采空区三维模型和渗流数学模型,利用Fluent软件对采空区以不同的孔隙率大小和分布方式进行数值模拟计算,从而得到采空区的漏风和氧气浓度的分布状态,以及氧化带的位置变化情况,进而研究不同孔隙率对采空区煤自燃环境的影响规律。研究表明:采空区漏风主要源于工作面下隅角处,进入采空区的漏风量大小与采空区的孔隙率有关。孔隙率越大,靠近工作面的漏风流速越大,氧气浓度越高,而深入采空区,孔隙率大小对采空区漏风影响越小,氧化带随着孔隙率的增大不断向采空区深部移入;孔隙率分布方式对采空区漏风速度的影响较大,且距离工作面越近影响越大,采空区深部则差别不大。 展开更多
关键词 煤自燃环境 孔隙率 采空区漏风 数值模拟
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浸水风干烟煤微观结构及自燃升温特性实验研究 被引量:8
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作者 牛会永 刘轶康 +4 位作者 王海燕 步允川 杨雁晓 李硕鹏 李石林 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第9期17-24,共8页
为研究浸水风干烟煤的微观结构及自燃升温特性,选取陕西省某煤矿烟煤煤样,利用低温液氮吸附仪与热重分析仪,对浸泡30、60、90 d后25℃恒温干燥72 h的煤样和原煤样进行比表面积、孔体积和热重-微商热重的试验测试,探索长期浸水风干作用... 为研究浸水风干烟煤的微观结构及自燃升温特性,选取陕西省某煤矿烟煤煤样,利用低温液氮吸附仪与热重分析仪,对浸泡30、60、90 d后25℃恒温干燥72 h的煤样和原煤样进行比表面积、孔体积和热重-微商热重的试验测试,探索长期浸水风干作用对烟煤物理特性变化及自燃升温过程活化能变化特征的影响机制。结果表明:随着浸水时间的增加,煤样的比表面积和总孔体积发生了变化;浸泡90 d干燥后,微孔对比表面积和总孔体积的贡献占比最大,且贡献占比大于其他孔径段,推测该煤样浸水90 d干燥后,煤氧反应速率越快,煤自燃倾向性更大;升温过程中,不同浸水时间煤样的特征阶段温度差和特征温度点变化不同;在燃烧失重阶段,煤体内部所蓄积的能量释放,使得活化能随着浸水时间的增加越来越低。 展开更多
关键词 烟煤 煤自燃 水浸煤 比表面积 活化能 热重-微商热重试验
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再生顶板煤自燃危险区域分布研究 被引量:3
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作者 鲁义 杨帆 +3 位作者 王涛 牛会永 李立新 郭志国 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期135-141,共7页
为高效防治再生顶板煤岩裂隙漏风诱发煤自燃问题,应用Ansys Fluent软件模拟再生顶板漏风流场。首先,考虑再生顶板孔隙率的非均质分布,建立再生顶板漏风流场数值计算模型;然后,以广西州景煤矿5306工作面巷道再生顶板为实例进行数值建模,... 为高效防治再生顶板煤岩裂隙漏风诱发煤自燃问题,应用Ansys Fluent软件模拟再生顶板漏风流场。首先,考虑再生顶板孔隙率的非均质分布,建立再生顶板漏风流场数值计算模型;然后,以广西州景煤矿5306工作面巷道再生顶板为实例进行数值建模,计算得出再生顶板流场分布特征;最后,基于煤自燃三带划分准则,结合再生顶板结构特征提出适应于再生顶板煤自燃危险区域的判定方法。研究结果表明:再生顶板漏风流场受孔隙率影响较大,漏风流场在垂直方向上具有高度非均质性,再生顶板煤自燃危险区域分布于进回风巷内侧区域。 展开更多
关键词 再生顶板 煤自燃 危险区域 数值模拟 漏风流场
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Experimental and numerical analysis of secondary disasters induced by oxygen rich combustion within a tunnel 被引量:2
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作者 Cheng Caixia Sun Fuchun +2 位作者 Zhou Xinquan niu huiyong Liang De 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2011年第6期897-901,共5页
Various physical parameters, including gas concentrations (O2, CO, CH4, and H2) and temperatures at dif- ferent air velocities, were determined for full scale wood fires in the Chongqing Coal Research Institute fire t... Various physical parameters, including gas concentrations (O2, CO, CH4, and H2) and temperatures at dif- ferent air velocities, were determined for full scale wood fires in the Chongqing Coal Research Institute fire test tunnel. Both experimental measurements and numerical simulations are discussed. The numer- ical analysis was performed with the computational fluid dynamics software package ''FLUENT''. The results show that the experimental data agree with the simulation results. The results verify that Roberts' theory of burning is correct. They also prove that the air velocity is the key factor that determines the type of combustion. Also, it is shown that secondary disasters are unlikely for oxygen rich combustion with a limited fire load. 展开更多
关键词 Numerical analysis Combustion type Oxygen-enriched combustion Secondary disasters
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不同火源位置对封闭火区气体分布的影响规律 被引量:1
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作者 吴佳平 牛会永 +1 位作者 鲁义 李石林 《工业安全与环保》 2021年第8期17-20,共4页
为分析火源位置对封闭火区内气体分布的影响,采用FLUENT软件对不同火源位置情况下的气体分布进行了数值分析,并在此基础上分析了封闭火区发生瓦斯爆炸的危险性,以确定进风侧防火墙位置。结果表明:火源处在封闭火区内不同位置时,会对火... 为分析火源位置对封闭火区内气体分布的影响,采用FLUENT软件对不同火源位置情况下的气体分布进行了数值分析,并在此基础上分析了封闭火区发生瓦斯爆炸的危险性,以确定进风侧防火墙位置。结果表明:火源处在封闭火区内不同位置时,会对火区中的气体浓度和分布产生不同的影响。火源位置距离进风侧防火墙越近时,火区内甲烷的积聚量越少,且由漏风导致的封闭火区内氧气浓度较高区域越小,对后续的封闭火区灭火和启封越有利,因此进风侧防火墙应尽量靠近火源建立。 展开更多
关键词 封闭火区 火源位置 数值模拟 气体运移
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多因素条件下浸水焦煤电阻率变化规律实验 被引量:2
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作者 李石林 牛会永 +2 位作者 李轶群 陈世强 李芳 《矿业工程研究》 2021年第2期65-68,共4页
煤矿采空区自燃区域因位置隐蔽及影响因素多导致定位难度大,可考虑利用煤的电性参数变化规律探测隐蔽煤火位置.为研究浸水焦煤电性参数随环境因素的变化特征,选取山西某矿煤样,利用自制煤电性参数测试装置,在不同的温度、浸水时长及测... 煤矿采空区自燃区域因位置隐蔽及影响因素多导致定位难度大,可考虑利用煤的电性参数变化规律探测隐蔽煤火位置.为研究浸水焦煤电性参数随环境因素的变化特征,选取山西某矿煤样,利用自制煤电性参数测试装置,在不同的温度、浸水时长及测试频率条件下,测试浸水煤样的电阻率,探索多因素作用对焦煤电阻率变化特征的影响机制.研究结果表明:随浸水时间增加,焦煤电阻率呈下降趋势,且12 h后电阻率的整体下降速度趋缓;焦煤电阻率随温度升高而降低;相同环境因素条件下,随测试频率增高,焦煤的电阻率变小;浸水焦煤电阻率随测试频率增大、温度增高而更易达到稳定状态. 展开更多
关键词 浸水煤 电性参数 电阻率 测试频率 焦煤
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煤介电常数影响因素研究现状及分析 被引量:5
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作者 李芳 牛会永 +1 位作者 李石林 朱豪 《煤矿安全》 北大核心 2017年第12期218-220,224,共4页
煤介电常数是研究电磁波在煤中传播特性的重要参数为了更好的分析电磁波在煤中的传播情况,完善和发展现有技术与煤电介质物理学的相关理论,通过国内外的文献调研,系统分析和总结了煤介电常数影响因素的研究现状,综合论述了煤介电常数随... 煤介电常数是研究电磁波在煤中传播特性的重要参数为了更好的分析电磁波在煤中的传播情况,完善和发展现有技术与煤电介质物理学的相关理论,通过国内外的文献调研,系统分析和总结了煤介电常数影响因素的研究现状,综合论述了煤介电常数随煤变质程度、水分、温度、矿物质以及测试频率的变化关系,指出了煤介电常数影响因素研究方法的不足以及预防矿井水灾、火灾的新发展方向。研究结果表明:影响煤介电常数的因素较多,通常分为主要因素和次要因素,在一定条件下,两者之间可以实现动态变化或者相互转换。 展开更多
关键词 介电常数 介电性 煤矿安全 矿井火灾
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