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高温高压条件下含瓦斯煤解吸-自燃演化特性研究
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作者 田富超 李振榕 +3 位作者 李帅魁 苏嘉豪 刘香兰 姜文忠 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期101-113,共13页
随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对... 随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对象,设计不同温度和压力下煤中甲烷解吸的正交试验,并对原煤样和解吸煤样进行孔隙及表面积测试、TG-FTIR联用、程序升温试验。结果表明:在整个解吸试验过程中,温度的抑制都显著大于压力的促进作用;高温高压环境主要改变了煤中的微孔结构,致使煤体的比表面积和总孔容都出现增加;解吸后,标高320 m和标高343 m煤样的温度突变点提前了8.7%和4.9%,同时虽然煤中的官能团种类相同,但含量出现了不同程度的降低;标高320 m和标高343 m解吸煤样和原煤样CO生成的交叉温度点分别为78℃和74℃,C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)的浓度始终低于原煤样;同时解吸煤样的耗氧量在相同煤温下出现了下降,在170℃时差距最大,标高320 m和标高343 m解吸前后煤样的氧气含量为9.3%、13.1%和10.3%、14.3%,两者的耗氧量最大相差42.3%、41.2%。综合分析表明,煤体经过高温、高压解吸后煤样在氧化初期更易自燃,产生更多的CO,可以选择CO作为指标气体,而在高温阶段反应剧烈程度有所降低。此外推导出了煤中甲烷解吸对采空区气体环境的实时变化公式,并以1304综采工作面为模型,对“高瓦斯压力、高地温”特征下采空区遗煤中瓦斯解吸影响下的“氧化带”区域进行了更细致的划分,将范围缩小了63.5%。研究成果可为高瓦斯易自燃煤层瓦斯与火耦合灾害防控提供基础支撑。 展开更多
关键词 高温高压 煤自燃 瓦斯解吸 微观结构 氧化特征 危险区域划分 复合灾害
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采空区复合灾害环境下含瓦斯煤自燃特征研究进展
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作者 田富超 贾东旭 +3 位作者 陈明义 梁运涛 朱红青 张同浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2711-2727,共17页
采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”,无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响... 采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”,无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响机理的认识还不够深入,为此探究了含瓦斯条件下煤自燃相关研究的最新进展。现阶段针对含瓦斯风流/气氛下煤自燃特性的研究内容较为丰富,但吸附态瓦斯影响条件下的煤自燃特性实验平台及相关研究成果较匮乏。研究表明,游离瓦斯易引起煤低温氧化气体产物出现明显的“滞后效应”,同时煤体放热强度减弱、活化能整体增大,这反映出氧化气氛中的瓦斯对煤自燃具有抑制作用;相应地,煤自燃过程中的官能团、自由基及煤微晶结构等微观特征参数均会随瓦斯体积分数呈现规律性演变。进一步,考虑到遗煤内部残余瓦斯与风流瓦斯的赋存状态差异,探究了瓦斯对煤自燃过程的影响机理,包括CH4对O_(2)的驱替稀释作用、CH_(4)与O_(2)的竞争吸附解吸引起的置换效应,以及高温环境下的O_(2)分子化学吸附和煤氧复合效应作用。基于此,提出了采空区遗煤在吸附态瓦斯影响下的自燃过程特性、含瓦斯煤自燃流–固–热–化多场耦合特征、含瓦斯煤自燃监测预警理论应用等亟待突破的瓶颈问题。 展开更多
关键词 煤自燃 复合灾害环境 微观特征 多场耦合 遗煤残余瓦斯 热动力灾害
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热老化对聚乙烯导线火蔓延特性的影响规律
3
作者 张英 王帅 +3 位作者 余飞扬 田富超 付明 张贤凯 《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》 CAS 2023年第6期856-861,共6页
电缆和导线在实际应用过程中不可避免会发生老化,进而引发火灾事故。为更好地了解热老化对火灾行为特性的影响规律,开展了不同老化时间下两种尺寸导线火蔓延特性实验研究,探讨热老化时间对聚乙烯导线火蔓延行为的影响规律,包括火焰形态... 电缆和导线在实际应用过程中不可避免会发生老化,进而引发火灾事故。为更好地了解热老化对火灾行为特性的影响规律,开展了不同老化时间下两种尺寸导线火蔓延特性实验研究,探讨热老化时间对聚乙烯导线火蔓延行为的影响规律,包括火焰形态、火蔓延速率和滴落行为等。实验结果表明:导线熔融滴落物的滴落质量和滴落频率随着老化时间的增加而增加,火焰高度、宽度和火蔓延速度随着热老化时间的增加而降低,最终结合实验结果和理论分析得到了热老化对导线火蔓延行为特性的影响规律。 展开更多
关键词 热老化 聚乙烯导线 火焰形态 火蔓延速度 滴落行为
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褐煤中CH_(4)/O_(2)/N_(2)气体竞争吸附特性的分子模拟研究 被引量:1
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作者 张同浩 陈明义 +3 位作者 田富超 刘惠族 张浩 王硕 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第6期817-827,共11页
为探究温度与摩尔比对煤中CH_(4)/O_(2)/N_(2)气体竞争吸附的影响规律,采用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)和分子模拟方法,研究云南小龙潭褐煤在不同温度(303.15~383.15 K)和压力0~480 kPa条件下CH_(4)/O_(2)和N_(2)/O_(2)二元混合气体竞争吸... 为探究温度与摩尔比对煤中CH_(4)/O_(2)/N_(2)气体竞争吸附的影响规律,采用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)和分子模拟方法,研究云南小龙潭褐煤在不同温度(303.15~383.15 K)和压力0~480 kPa条件下CH_(4)/O_(2)和N_(2)/O_(2)二元混合气体竞争吸附特性。结果表明:①在试验温度和压力范围内,温度升高均会抑制煤对CH_(4)、O_(2)、N_(2)三种气体的吸附,且煤对三种气体的吸附能力为CH_(4)>O_(2)>N_(2)。②煤对CH4/O2吸附选择性系数与气体摩尔比基本无关,而随着温度的升高呈现减小趋势;对N_(2)/O_(2)的吸附选择性与温度和摩尔比的关系均不显著。③随着吸附量的增加,二元混合气体中任一组分的等量吸附热均呈线性增大;CH_(4)/O_(2)和N_(2)/O_(2)在同等吸附量条件下,摩尔比越大吸附热越低,但当CH4吸附量低于0.029 mmol/g时,CH_(4)气体的等量吸附热与摩尔比的关系不大。研究结果为揭示CH_(4)与空气竞争吸附行为对煤低温氧化的影响机理奠定了基础。 展开更多
关键词 煤自燃 竞争吸附 吸附选择性 吸附热 分子模拟
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不同泄爆位置对甲烷/空气爆炸特性的影响
5
作者 宋双林 刘磊 +2 位作者 田富超 葛欢 赵珍珍 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第11期48-54,共7页
为了研究泄爆口位置对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响,利用瓦斯爆炸实验平台开展了不同泄爆口位置对甲烷/空气预混气体爆炸特性实验研究。结果表明:随着泄爆口与点火源之间距离的增加爆炸火焰传播峰值速度逐渐增加,除泄爆口距点火源为... 为了研究泄爆口位置对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响,利用瓦斯爆炸实验平台开展了不同泄爆口位置对甲烷/空气预混气体爆炸特性实验研究。结果表明:随着泄爆口与点火源之间距离的增加爆炸火焰传播峰值速度逐渐增加,除泄爆口距点火源为750 mm的工况外,爆炸峰值压力也随泄爆口与点火源之间距离的增加而增加;甲烷/空气预混气体在泄爆口距点火源为1000 mm的实验条件下能够产生最大火焰传播速度和爆炸峰值压力,速度和压力峰值分别为20.25 m/s、225.56 kPa;泄爆口距离点火源越近,管道内甲烷/空气混合气体爆炸危险性越低。 展开更多
关键词 甲烷爆炸 泄爆位置 爆炸危险性 爆炸压力 火焰传播速度
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甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用 被引量:23
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作者 梁运涛 陈成锋 +1 位作者 田富超 王敬燕 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期40-48,共9页
瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导... 瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理,探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上,通过煤矿井下技术应用对比研究得出:催化燃烧法利用甲烷可燃性特征,适用于检测体积分数4%以下的甲烷,不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境;热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征,适用于检测体积分数4%以上的甲烷,不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境;光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征,适用于井下绝大部分环境,但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境;红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征,适用于绝大部分井下环境,其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰,需进行算法优化以减小误差,而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小,但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后,对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析,以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 甲烷浓度 气体检测 技术适用性
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基于虚拟现实的通风参数测定实训系统设计与开发 被引量:3
7
作者 裴晓东 王亮 +3 位作者 孙勇 田富超 刘敏轩 贺万星 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第8期190-195,共6页
针对通风参数测定实训条件不足、日常真实环境下难以开展的问题,自主设计开发了矿山通风参数测定虚拟仿真实训系统。该虚拟实训系统以矿井通风参数测定工程实践为蓝本,构建矿井三维虚拟生产和通风环境,创建了三维互动式的虚拟仿真实训... 针对通风参数测定实训条件不足、日常真实环境下难以开展的问题,自主设计开发了矿山通风参数测定虚拟仿真实训系统。该虚拟实训系统以矿井通风参数测定工程实践为蓝本,构建矿井三维虚拟生产和通风环境,创建了三维互动式的虚拟仿真实训平台。主要包括测定介绍、测定仪器、准备工作、参数测定、数据处理和网络解算六大模块,通过文字、图片、动画、虚拟现实等方式将通风基础理论与工程实践相结合,以虚拟仿真技术和三维动画演示,将通风参数实测场景完美地转移至虚拟仿真平台中,满足实训人员不受时间和地点限制实时开展实验实训。实践证明,该平台能有效提高通风技术人员实训效果和实践积极性,强化技术人员实践能力培养,达到了提升实训有效性的目的。 展开更多
关键词 虚拟现实 通风参数测定 实训系统 仿真实训 设计开发
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我国煤矿气体检测技术研究进展 被引量:18
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作者 梁运涛 田富超 +3 位作者 冯文彬 邵振鲁 孟祥宁 陈成锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1701-1714,共14页
煤矿井下环境气体组分复杂且具有必需性、致灾性、预警性的特点,煤矿气体的定量检测对于矿井灾害危险性早期辨识、继发性次生灾害准确预警、应急救援科学决策具有重要意义。首先,分析了常用的催化燃烧式、热导式、光干涉式和电化学式等... 煤矿井下环境气体组分复杂且具有必需性、致灾性、预警性的特点,煤矿气体的定量检测对于矿井灾害危险性早期辨识、继发性次生灾害准确预警、应急救援科学决策具有重要意义。首先,分析了常用的催化燃烧式、热导式、光干涉式和电化学式等气体传感器技术,色谱分析技术,傅里叶变换红外光谱、非分散红外光谱和可调谐半导体激光吸收光谱等光谱分析技术的方法原理和研究进展,总结了各类气体检测技术的应用效果;其次,指出煤矿井下存在大气压力及温度变化范围大、相对湿度和粉尘质量浓度高、电磁干扰强的极端工况环境,从适用气体、优缺点、应用领域、代表仪器等方面对比了不同检测技术在煤矿井下的技术适用性;然后,在交叉干扰分析的基础上,针对CH_(4),O_(2),CO,C_(2)H_(4),C_(2)H_(2),H_(2)等单一气体检测、多组分气体在线监测及矿山应急救援期间爆炸环境有毒有害气体原位分析提出了应用建议,以检测精度、量程为首要条件,并应综合考虑性价比、背景气干扰、零点漂移等因素影响;最后,提出煤矿痕量气体低检出限、多组分混合气体交叉干扰、特定波长激光器及高性能检测器成本昂贵等"卡脖子"难题,为实现煤矿气体的原位定量分析和动态监测指明了研究方向。 展开更多
关键词 煤矿气体 检测技术 传感器 色谱分析 光谱分析 交叉干扰
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光干涉式甲烷测定器的零级条纹自动定位及性能测试 被引量:2
9
作者 陈成锋 梁运涛 +3 位作者 田富超 董浩喆 冯文彬 何燕文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期830-839,共10页
为克服传统光干涉式甲烷测定器存在肉眼辨别零级条纹所在目镜标尺位置容易产生人为误差的缺点,明确温度和非甲烷气体因素对光干涉式甲烷测定器性能的影响,选择电荷耦合元件(CCD)替代原目镜标尺结构,在CCD获取干涉条纹灰度信息的基础上,... 为克服传统光干涉式甲烷测定器存在肉眼辨别零级条纹所在目镜标尺位置容易产生人为误差的缺点,明确温度和非甲烷气体因素对光干涉式甲烷测定器性能的影响,选择电荷耦合元件(CCD)替代原目镜标尺结构,在CCD获取干涉条纹灰度信息的基础上,采用峰值提取结合高斯拟合来精确定位零级条纹,线性拟合CH_(4)体积分数1%,4%,7%,10%时的零级条纹位移值与体积分数的关系式,并选取了0.494%,0.994%,1.490%和3.940%这4种CH_(4)标气进行测量精度和测量稳定性试验;设置了温度漂移试验,根据零点温度漂移曲线进行二次项温度补偿;理论推导了CO_(2)等煤矿井下常见的非甲烷气体的测定器测量值,并进行了标准气体测试试验。研究结果表明:拟合得到的体积分数计算关系式决定系数R^(2)为0.9987,线性度与理论公式基本一致,可利用未知CH_(4)体积分数引起的位移值来自动计算出体积分数,且试验结果证明改进后的光干涉式甲烷测定器的测量精度高、测量稳定性好,优于技术标准要求;经过二次项温度补偿后零值受温度影响小,零值漂移范围基本集中于±0.05%;检测气样中CO_(2)每增加1%会导致测定器CH_(4)测量值增加1.033%,空气中每减少1%的O_(2)会导致测定器CH_(4)测量值增加0.18%。改进后的光干涉式甲烷测定器与传统测定器相比,实现了零级条纹的自动定位与数字化处理,克服了人为误差大的缺点,提高了测量精度,并减小温度漂移造成的测量误差。 展开更多
关键词 光干涉式 甲烷检测 零级条纹 测量精度 温度补偿
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基于水蒸气吸附模型的低阶煤与高阶煤吸附水特性差异研究 被引量:4
10
作者 杨亚璞 陈明义 +3 位作者 田富超 王振洋 田思奥 房荣雅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第4期7-12,共6页
掌握煤-水相互作用,对于煤层瓦斯抽采与灾害防治具有重要意义。为此,结合16种水蒸气吸附模型及煤的物化特性分析,开展了低阶煤和高阶煤的水蒸气吸附行为研究。结果表明:改进GAB模型能较好地表征煤吸附水行为,低变质程度长焰煤的第1层饱... 掌握煤-水相互作用,对于煤层瓦斯抽采与灾害防治具有重要意义。为此,结合16种水蒸气吸附模型及煤的物化特性分析,开展了低阶煤和高阶煤的水蒸气吸附行为研究。结果表明:改进GAB模型能较好地表征煤吸附水行为,低变质程度长焰煤的第1层饱和吸附能力明显强于高变质程度无烟煤,而2煤样的多层水分子吸附特性差异较小;运用Dent模型和Freundlich模型分析发现,随着湿度的增加,煤吸附水行为是单层吸附、多层吸附、毛细凝聚的依次演变过程;低阶煤与高阶煤的水吸附行为差异与2种煤的含氧官能团数量和孔隙发育程度密切相关。 展开更多
关键词 水蒸气吸附 变质程度 GAB模型 含氧官能团 孔隙结构
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Characteristics of coal re-oxidation based on microstructural and spectral observation 被引量:21
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作者 Liang Yuntao tian fuchao +1 位作者 Luo Haizhu Tang Hui 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2015年第5期749-754,共6页
In order to investigate the characteristics of re-oxidation of residual coal in goafs in close coal seam mining,scanning electron microscope and infrared spectrometer are used to study the changes of coal microstructu... In order to investigate the characteristics of re-oxidation of residual coal in goafs in close coal seam mining,scanning electron microscope and infrared spectrometer are used to study the changes of coal microstructure and chemical reaction of functional groups of eight coal samples at different ranks.Result shows that after initial oxidation,the surface morphology of pore are different,and the porosity of coal is increased and the oxygen adsorption capacity of coal is improved.The change of coal molecular structure and presence of a large amount of active oxygen-containing functional groups lead to increasing tendency of coal to further oxidation.In addition,the higher lever of the initial oxidation is,the easier the re-oxidation occurs. 展开更多
关键词 煤层开采 氧化特性 微观结构 光谱观测 扫描电子显微镜 活性官能团 初始氧化 红外光谱仪
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Numerical analysis of the effects of rock bolts on stress redistribution around a roadway 被引量:5
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作者 Du Zesheng Qin Botao tian fuchao 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2016年第6期975-980,共6页
Besides opening geometry, in situ stress and material properties, opening support also has significant effects on stress redistribution around a roadway. To investigate these effects of rock bolts on the stress redist... Besides opening geometry, in situ stress and material properties, opening support also has significant effects on stress redistribution around a roadway. To investigate these effects of rock bolts on the stress redistribution around a roadway, a series of numerical studies were carried out using the finite difference method. Since the stress changes around a roadway caused by rock bolting is small relative to the in situ stress, they cannot obviously be observed in stress contour plots. To overcome this difficulty, a new result processing methodology was developed using the contouring program Surfer. With this methodology, the effects of rock bolts on stress redistribution can obviously be analyzed. Numerical results show that in the three patterns of rock bolts installed in the roof, in the roof and the two lateral sides, and in all the four sides of the rectangular roadway, the maximum stress magnitude of the increase is 0.931 MPa, 2.46 MPa,and 6.5 MPa, respectively; the bolt number of 5 can form an integrated ground arch; the appropriate length and pre-tensioned force of the rock bolt is 2.0 m and 60 k N, respectively. What is more, the ground arch action under the function of rock bolting is able to be effectively examined. The rock bolts dramatically increase the minor principal stress around a roadway which results in significant increase in material strength. Consequently, the major principal stress that the material can carry will greatly increase.With adequate supports, an integrated ground arch which is critical for the stability of roadway will be formed around the roadway. 展开更多
关键词 巷道应力 锚杆支护 数值分析 分布影响 SURFER软件 应力重分布 材料特性 有限差分法
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高温条件下砂岩和页岩的磁电参数变化特征
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作者 邵振鲁 张国富 +4 位作者 梁运涛 宋双林 田富超 张桉 邵洪文 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期672-686,共15页
为了探究煤田火区岩石在高温条件下的磁、电异常特性,基于火区煤层顶底板常见的2种砂岩和1种页岩开展了8种不同的试验,研究了其孔隙度、微观结构、矿物成分、元素分布、磁化率、热剩磁、电阻率和介电性能随温度的变化特征,对高温砂岩和... 为了探究煤田火区岩石在高温条件下的磁、电异常特性,基于火区煤层顶底板常见的2种砂岩和1种页岩开展了8种不同的试验,研究了其孔隙度、微观结构、矿物成分、元素分布、磁化率、热剩磁、电阻率和介电性能随温度的变化特征,对高温砂岩和页岩的磁电参数变化进行了综合分析,解释了岩石在高温或煅烧冷却后形成的磁电异常.结果表明:岩石磁性强度与其含铁矿物的种类及含量密切相关,高温加热过程中,岩石中含铁矿物会相变生成磁性更强的铁磁性矿物,其磁化率在居里温度时达到极小值,而剩余磁化强度随截止温度的升高逐渐积累,磁性总体增大.水分含量、载流子数量及流动机制和热破裂发展会综合影响岩石电阻率,砂岩的介电常数与介电损耗随温度升高而增大,随电场频率的增大而减小,页岩中含有的大量石墨化有机质将降低电阻率、增大介电参数,且其热分解作用会极大地降低介电损耗.研究结果可为煤田火区磁、电数据反演解释提供理论指导,也为煤炭地下气化火焰工作面以及地热资源勘探提供了支撑. 展开更多
关键词 煤火 高温 磁异常 电阻率 介电特性
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基于3DPIV技术的煤矿模拟巷道烟气流动实验研究
14
作者 邹永洺 王银辉 +1 位作者 田富超 赵岳然 《煤矿安全》 CAS 2024年第8期72-79,共8页
为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密... 为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密闭以及密闭启封3种状态下固定风速1 m/s风机的启停控制,研究不同条件下烟流的运动情况。结果表明:巷道敞口烟流流动比较简单,而巷道一旦密闭,导致烟气无法扩散,高浓度烟气将会出现复杂的流动变化,如层流、过度流、湍流、逆流以及烟流分叉等现象,巷道密闭启封时会发生烟流“涌出”,此刻烟流流动状态复杂多变,但经过一定时间都会保持烟流稳定。 展开更多
关键词 矿井火灾 烟气流动 模拟巷道 3DPIV 密闭启封
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三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型研究 被引量:16
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作者 白鑫 王登科 +3 位作者 田富超 张东明 李豪君 任发科 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1536-1546,共11页
为研究低渗煤岩在应力加卸载作用下损伤破坏过程渗透性变化规律,基于“立方体”结构模型,综合考虑三轴应力加卸载煤岩损伤、有效应力及吸附/解吸作用引起的煤岩割理与基质变形,建立三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型,并基于试验... 为研究低渗煤岩在应力加卸载作用下损伤破坏过程渗透性变化规律,基于“立方体”结构模型,综合考虑三轴应力加卸载煤岩损伤、有效应力及吸附/解吸作用引起的煤岩割理与基质变形,建立三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率模型,并基于试验结果对渗透率模型进行验证。研究结果表明:(1)所构建的渗透率模型,不仅可以较好地反映三轴应力加卸载作用下损伤煤岩渗透率变化规律,而且也可以反映有效应力对损伤煤岩渗透率的影响远大于吸附解吸作用的规律。(2)当煤岩应力水平低于峰值强度时,在恒定围压、持续加轴压应力作用下煤体处于压缩状态,瓦斯渗透率降低;在卸围压、持续加轴压应力作用下,煤体内部开始产生损伤破坏,瓦斯渗透率缓慢上升;使得煤岩在加卸载失稳破坏前,瓦斯渗透率整体呈“V”字型发展趋势。(3)不同初始围压条件下,煤岩加卸载破坏失稳后渗透率增大程度随着初始围压的增大而增大;不同瓦斯压力条件下,煤岩的初始渗透率随着瓦斯压力的增大而增大。研究结果可以为我国采煤工作面瓦斯高效抽采提供理论支撑,具有指导性意义。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩体 渗透率模型 应力加卸载 损伤破坏 裂隙变形
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热板上煤尘着火及引燃煤粉尘云特性试验研究 被引量:2
16
作者 梁运涛 王泠峰 +2 位作者 苑春苗 田富超 王敬燕 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期894-900,共7页
为了探究堆积煤尘遇高温表面热着火后,内部阴燃颗粒扬起引发煤尘爆炸的致灾机制,以褐煤为试验介质,首先研究了堆积褐煤在高温热板作用下的温升着火规律.结果表明:质量分数为40%的TiO_(2)粉末惰化条件下,褐煤层内峰值温度较纯褐煤高约60... 为了探究堆积煤尘遇高温表面热着火后,内部阴燃颗粒扬起引发煤尘爆炸的致灾机制,以褐煤为试验介质,首先研究了堆积褐煤在高温热板作用下的温升着火规律.结果表明:质量分数为40%的TiO_(2)粉末惰化条件下,褐煤层内峰值温度较纯褐煤高约60℃.粉末惰化程度同时影响堆积褐煤受热时的表层龟裂程度,低惰化程度下表层明显的龟裂现象虽利于煤氧反应、提高温升速率,但也降低层蓄热能力和层内峰值温度.同时,研究了2种不同挥发分堆积褐煤阴燃着火后作为点火源引燃煤粉尘云的能力.结果表明:高挥发分阴燃煤尘扬起后可引燃新鲜煤尘形成的煤尘云,致灾危险性更高.热重和微商热重的分析结果表明:热板作用下褐煤颗粒会经历挥发分热解至固定碳氧化着火的反应过程,从微观角度阐明了褐煤热板着火现象及着火颗粒扬起后的火源特性. 展开更多
关键词 煤尘爆炸 火灾 阴燃 热板 惰化作用
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煤层注水微观效应研究现状及发展方向 被引量:31
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作者 秦玉金 苏伟伟 +1 位作者 田富超 陈煜朋 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期428-444,共17页
在煤储层实施水力化技术领域中,煤层注水增湿微观效应和储层改造宏观效应是促采煤层气及防治瓦斯灾害的理论基础,煤层注水微观效应还停留在理论研究和实验阶段,没有转化为实用的现场技术.通过文献调研,指出水锁抑制瓦斯解吸和液置气促... 在煤储层实施水力化技术领域中,煤层注水增湿微观效应和储层改造宏观效应是促采煤层气及防治瓦斯灾害的理论基础,煤层注水微观效应还停留在理论研究和实验阶段,没有转化为实用的现场技术.通过文献调研,指出水锁抑制瓦斯解吸和液置气促进瓦斯解吸是构成煤层注水微观效应的两大元素.从理论分析、实验研究和工程应用3个方面回顾了煤层注水微观效应的发展历程,分析了水锁抑制瓦斯解吸微观效应和液置气促进瓦斯解吸微观效应之间的内在关联及共存形式.研究表明:水锁效应的理论体系和技术应用已初具规模,而液置气效应研究仍处于研究初期.目前存在三大关键技术难题:1)如何呈现竞争吸附的演变过程,进一步完善液置气理论体系;2)如何设置实验条件,构建科学的液置气实验系统;3)如何突破成果转化瓶颈,完成技术与装备开发.结合当前煤层气资源开采及瓦斯灾害治理现状,指出液置气促进瓦斯解吸微观效应的三大研究方向及应用前景,包括液体置换煤层气研究及应用、深部松软低渗煤层增抽消突应用和废弃矿井瓦斯资源注液促采应用. 展开更多
关键词 煤层注水 水锁效应 液置气效应 吸附解吸 瓦斯抽采
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