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低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

煤炭技术 2024年第3期43卷 213-218页

作者：祁云霞连清旺太原理工大学矿业工程学院太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030024

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间... 详细信息

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。

关键词：数值模拟煤层孔隙度注水压力注水孔长度孔隙压力

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选煤厂筛分车间粉尘浓度分布规律数值研究

矿业安全与环保 2023年第1期50卷 37-41页

作者：刘茜尧连清旺太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

针对选煤厂筛分车间粉尘污染严重的问题,以马脊梁选煤厂为研究对象,采用数值模拟与现场试验相结合的方法,使用Fluent软件对筛分车间振动筛处粉尘运移规律进行模拟。分析粉尘在风流作用下随时间和空间的运动变化规律,提出应用喷雾与密闭... 详细信息

针对选煤厂筛分车间粉尘污染严重的问题,以马脊梁选煤厂为研究对象,采用数值模拟与现场试验相结合的方法,使用Fluent软件对筛分车间振动筛处粉尘运移规律进行模拟。分析粉尘在风流作用下随时间和空间的运动变化规律,提出应用喷雾与密闭罩相结合的方法治理粉尘。研究结果表明:由落料管落料和振动筛工作产生的粉尘大量聚积在振动筛筛面,粉尘质量浓度最高达60 mg/m3,随着与振动筛距离的增大粉尘浓度逐渐降低;车间内风流流速随着运移距离的增大而减小;将喷雾与密闭罩相结合的粉尘治理方法应用到现场,平均降尘效率达92.3%。

关键词：选煤厂筛分车间振动筛粉尘运移 Fluent 数值模拟粉尘治理

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饱和含水率对煤冲击层理效应影响研究

煤炭技术 2022年第11期41卷 113-116页

作者：靳涛连清旺太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030024

煤岩体物理化学性质是能否发生冲击地压灾害的内因,煤的层理和割理都极为发育,含层理煤样在评估冲击倾向强弱时需考虑层理效应,且冲击倾向性指数随含水率增加而显著降低。但鲜有针对含水率与其层理效应相关联系的研究,广泛利用的4个冲... 详细信息

煤岩体物理化学性质是能否发生冲击地压灾害的内因,煤的层理和割理都极为发育,含层理煤样在评估冲击倾向强弱时需考虑层理效应,且冲击倾向性指数随含水率增加而显著降低。但鲜有针对含水率与其层理效应相关联系的研究,广泛利用的4个冲击倾向性指数也未能将能量因素与时间效应兼容考虑。现运用可综合反映能量积散全过程及时间效应的有效冲击能量速率指标,制取不同层理倾角的试件在自然含水率和饱和含水率分别进行实验,探究对冲击倾向性层理效应的影响。实验结果表明:饱和含水率状态下,煤样不再具有层理效应,各层理煤样冲击指数大致相同。

关键词：层理效应含水率冲击倾向性有效冲击能量速率

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裂隙角度对煤冲击倾向性的数值模拟研究

煤炭技术 2022年第5期41卷 125-128页

作者：靳涛连清旺太原理工大学矿业工程学院太原030024

煤的层理和割理都极为发育,此外,还存在有一定的无序裂隙,导致煤具有非均质性。在受压状态下裂隙的起裂、扩展及贯通是煤岩体破坏的重要原因,裂隙的存在形式可以改变煤岩体受力状态,并对煤的冲击倾向性造成影响。为探究裂隙角度与冲击... 详细信息

煤的层理和割理都极为发育,此外,还存在有一定的无序裂隙,导致煤具有非均质性。在受压状态下裂隙的起裂、扩展及贯通是煤岩体破坏的重要原因,裂隙的存在形式可以改变煤岩体受力状态,并对煤的冲击倾向性造成影响。为探究裂隙角度与冲击倾向性的关系,利用RFPA2D软件模拟不同裂隙角度下煤体变形破坏的全应力-应变曲线、裂隙发育及破坏形式,进行统计分析,衡量裂隙不同倾角对煤冲击倾向性参数的影响及破坏效果。试验结果表明:(1)裂隙的存在弱化了煤的冲击倾向指标,但单条裂隙与加载方向的夹角不同对煤样应力-应变曲线形态影响不突出,当加载方向与裂隙倾角90°时,冲击倾向性减弱最为显著;(2)不同裂隙倾角形式下裂隙的发育主要表现为沿原始裂隙起裂发育;(3)随着倾角增大,更早出现微小裂隙,且裂隙发育缓慢,持续时间更长,耗散能量增加,宏观破坏程度变弱,冲击倾向性变弱。

关键词：裂隙角度冲击倾向性 RFPA2D 单轴抗压强度冲击能量指数声发射

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巷采厚煤层上位煤层开采覆岩结构稳定性研究

煤炭技术 2023年第11期42卷 35-39页

作者：闫皓东连清旺王文欢太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030024 山西煤炭运销集团下窑煤业有限公司山西朔州036012

下窑煤业9特厚煤层房柱式开采后,根据各煤层赋存条件,综合运用理论分析、数值模拟以及现场实测对9煤层覆岩稳定性进行研究。运用理论经验公式计算分析,考虑到4煤层赋存条件和9煤层的开采条件以及层间岩性等因素,对层间岩层的稳定性判定... 详细信息

下窑煤业9特厚煤层房柱式开采后,根据各煤层赋存条件,综合运用理论分析、数值模拟以及现场实测对9煤层覆岩稳定性进行研究。运用理论经验公式计算分析,考虑到4煤层赋存条件和9煤层的开采条件以及层间岩性等因素,对层间岩层的稳定性判定为基本稳定。通过数值模拟计算和现场监测分析:9煤层开采并不会破坏4煤层的完整性和连续性,并且还会降低上覆岩层的应力;4煤层蹬空开采过程中并不会对9煤层采空区稳定性造成破坏。

关键词：覆岩稳定数值计算房柱式采煤岩层运移蹬空开采

基于改进的AHP-CRITIC模型在冲击地压综合评价中的应用

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煤炭技术 2023年第4期42卷 61-64页

作者：尚晋连清旺陈鑫淋杨浩如太原理工大学、原位改性采矿教育部重点实验室太原030024

针对煤矿冲击地压评价过程中存在未知信息难以定量化分析和研究的问题,提出一种综合交叉评价方法,通过重构AHP标度得到主观权重并通过最小鉴别信息原理融合改进的CRITIC客观权重得到综合评价权重并建立加权矩阵,利用TOPSIS分析法计算各... 详细信息

针对煤矿冲击地压评价过程中存在未知信息难以定量化分析和研究的问题,提出一种综合交叉评价方法,通过重构AHP标度得到主观权重并通过最小鉴别信息原理融合改进的CRITIC客观权重得到综合评价权重并建立加权矩阵,利用TOPSIS分析法计算各评价对象与理想解的相对贴近度。运用该评价方法可以有效减小决策信息损失,更好地利用主客观评价信息提高评价精确度,通过引入算例证明评价结果与主观一致性较好,相对贴合度较改进前的平均精度提高了2.16%,与模糊法和传统方法相比适用性好,准确性更高。

关键词：冲击地压综合交叉方法 CRITIC 最小信息鉴别原理 TOPSIS

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高岭石软岩吸水尺度效应试验研究

矿业研究与开发 2011年第6期31卷 53-55页

作者：连清旺柴肇云太原理工大学采矿工艺研究所山西太原030024

通过对以高岭石含量为主软岩块体自然吸水率的对比试验,研究了不同尺度软岩块体泡水不同时间以及经历不同干湿循环次数后块体吸水率的变化规律,并就其吸水差异性进行了探讨。研究结果表明:随着泡水时间的增加,高岭石软岩吸水率呈负指数... 详细信息

通过对以高岭石含量为主软岩块体自然吸水率的对比试验,研究了不同尺度软岩块体泡水不同时间以及经历不同干湿循环次数后块体吸水率的变化规律,并就其吸水差异性进行了探讨。研究结果表明:随着泡水时间的增加,高岭石软岩吸水率呈负指数关系增加,在泡水初期增速较大,随后逐渐变缓,并趋于稳定;软岩吸水具有明显的尺度效应,饱和吸水率随块体尺度的增加而降低,并趋于一个稳定值;随着干湿循环次数的增多,岩样块体的饱和吸水率增大,增速逐渐变缓,并趋向于某一恒定值。

关键词：高岭石软岩吸水性尺度效应干湿循环

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超长掘进工作面风量预测关键技术

煤炭学报 2011年第9期36卷 1501-1505页

作者：邢玉忠侯水云张国祥任建峰连清旺太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 山西焦煤西山煤电集团公司山西太原030000

基于流体动力学和非线性渗流理论,在分析计算漏风在风筒布中的临界渗透率、临界渗流速度和风筒布平均孔隙直径等参数的基础上,建立了风筒漏风流态判定模型,以典型矿井条件下风筒最大风压、百米漏风率等参数为基础,得到矿井条件下风筒漏... 详细信息

基于流体动力学和非线性渗流理论,在分析计算漏风在风筒布中的临界渗透率、临界渗流速度和风筒布平均孔隙直径等参数的基础上,建立了风筒漏风流态判定模型,以典型矿井条件下风筒最大风压、百米漏风率等参数为基础,得到矿井条件下风筒漏风的线性渗流分布规律。建立了风筒漏风数学模型,以实际风筒入口风量、入口静压和风筒出口风量为边界条件,对长距离掘进工作面风筒漏风分布和风压分布进行了模拟计算,获得单位长度风筒风阻和单位长度风筒层流漏风风阻的反演计算理论,数值模拟与实测结果相符。

关键词：风量预测线性渗流风筒参数风筒漏风流态诊断模型

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马兰井田异常煤层气井的成因分析

煤矿安全 2018年第11期49卷 172-175,179页

作者：李驰连清旺太原理工大学山西太原030024

通常煤层的含气量越高,对应的煤层气井开发潜力越大,然而受地质、工程、排采因素影响,高含气煤层气井也时有低产或不产气的状况发生,导致煤层气开发出现严重亏损。通过分析马兰井田内异常井(高含气不产气)的地质、压裂、排采特征,得出... 详细信息

通常煤层的含气量越高,对应的煤层气井开发潜力越大,然而受地质、工程、排采因素影响,高含气煤层气井也时有低产或不产气的状况发生,导致煤层气开发出现严重亏损。通过分析马兰井田内异常井(高含气不产气)的地质、压裂、排采特征,得出了其成因机理及提出了相应的改造措施:异常井具有高含气不产气、压裂曲线异常、异常高产水、水化学异常的特点,各异常特征存在因果联系;导致异常井高含气却不产气的直接原因是长期高产水,而根本原因钻井过程中造成了2号煤层与含水层的连通;针对异常井的成因,建议通过封堵2号煤层处的射孔,仅对8号煤层进行采气。

关键词：马兰井田成因分析气井改造异常井煤层气井