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不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究

煤矿安全 2024年第3期55卷 9-17页

作者：金霏阳陈学习高泽帅华北科技学院矿山安全学院北京101601

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,... 详细信息

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7~9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。

关键词：煤变质程度煤孔隙结构低温液氮吸附孔径分布分形维数

基于ALE算法的连续水射流破煤特征数值模拟研究

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煤矿安全 2024年第1期55卷 14-21页

作者：郝从猛陈学习刘清泉金霏阳中国安全生产科学研究院北京100012 华北科技学院安全监管学院河北三河101601 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为了探究环境介质对水射流破煤特征的影响规律,采用ALE算法和LS-Dyna软件开展了连续水射流冲击破煤数值模拟研究,分析了淹没/非淹没环境下水射流传播特征、破煤特征,及两者破煤深度关系的时变特征。结果表明:由于水射流损耗较大,淹没环... 详细信息

为了探究环境介质对水射流破煤特征的影响规律,采用ALE算法和LS-Dyna软件开展了连续水射流冲击破煤数值模拟研究,分析了淹没/非淹没环境下水射流传播特征、破煤特征,及两者破煤深度关系的时变特征。结果表明:由于水射流损耗较大,淹没环境下射流传播速度远小于非淹没状态下;淹没射流在环境介质的阻碍下发散导致破煤面积增大及深度降低,但损伤单元变化不大;淹没环境下开展破煤造穴时需要合理延长冲击时间或者缩小钻孔间距。

关键词：瓦斯抽采水力冲孔卸压增透水射流破煤淹没状态

基于EMD-SVD的矿山微震信号降噪方法及其应用

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 110-119页

作者：朱权洁隋龙琨陈学习欧阳振华刘晓辉华北科技学院应急技术与管理学院河北三河065201 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分... 详细信息

为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分量,利用相关系数、方差贡献率和相似度对IMF分量进行了优选;然后使用优选后的IMF分量重构一维微震信号时间序列的相空间数据,经过SVD分解后,利用奇异值能量百分比确立了SVD重构阶数,并根据SVD恢复原理得到了降噪后的一维微震时间序列;最后以山东某矿现场矿山爆破为例,采用不同降噪方法对3类典型微震信号进行了降噪处理,并对其降噪效果进行了对比分析。结果表明,EMD-SVD降噪方法与传统降噪方法相比,其平均信噪比提高了35%,平均均方根误差降低了50%,有效剔除了微震信号的噪声分量,保留了信号的特征信息。该研究对分析矿山微震信号、微震事件定位及煤矿动力灾害监测具有重要意义。

关键词：矿山安全微震监测技术微震信号降噪经验模态分解奇异值分解

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高应力松软突出煤层定向长钻孔水力冲孔技术研究

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煤炭技术 2024年第3期43卷 154-159页

作者：温志强陈学习金霏阳陈星宇陕西陕煤韩城矿业有限公司象山矿井陕西韩城715400 华北科技学院矿山安全学院北京101601

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明:... 详细信息

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明:冲孔技术显著影响了周围煤体地应力分布,煤体卸压范围和塑性破坏范围大幅提升;冲孔出煤量与钻孔卸压区域半径、塑性破坏区域直径呈正相关关系;冲孔长钻孔单孔抽采量较普通长钻孔提升了23.5%,有效抽采半径平均提高了近12.3%。定向长钻孔水力冲孔技术不仅可远距离治理瓦斯,而且显著提升了钻孔抽采效果,具有技术可行性。

关键词：瓦斯抽采松软突出煤层水力冲孔定向长钻孔抽采效果

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上保护层开采遗留煤柱对保护效果的影响

煤矿安全 2022年第2期53卷 86-92页

作者：肖健陈学习毕瑞卿华北科技学院安全监管学院河北三河065201 华北科技学院培训中心河北三河065201

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果... 详细信息

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果表明:煤柱沿z轴负方向被压实,累计最大位移为0.289 m;煤柱两侧煤壁沿x轴移动方向不同,上壁沿x轴负方向,下壁沿x轴正方向,累计位移量分别为0.055 m和0.156 m,己;-23160工作面采掘活动对煤柱位移影响最为显著;遗留煤柱最大残余高度为0.59 m,相比原始煤柱高度降低1.01 m;深部煤体残余瓦斯含量和钻屑量变化趋势一致,最大残余煤层瓦斯含量2.63 m^(3)/t,煤层瓦斯释放率保持在50%以上,最大钻屑量为3.7 kg/m。残余煤柱影响区内煤层瓦斯得到很好地释放且无明显应力集中,保护层开采遗留4 m煤柱能够达到连续的保护效果。

关键词：上保护层开采残余煤柱煤柱影响区保护效果残余瓦斯含量

井下煤层瓦斯压力与含量直接测定技术研究进展

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华北科技学院学报 2023年第5期20卷 1-14页

作者：陈学习华北科技学院矿山安全学院北京东燕郊065201

井下煤层瓦斯压力与含量的快速准确测定是进行煤矿灾害瓦斯预测及防治的基础。根据封孔材料的不同,将井下煤层瓦斯压力直接测定分为固体封孔法和液体封孔法两大类,分析了各自的优缺点与适用性,指出固液耦合定点定位动态智能封孔、连续... 详细信息

井下煤层瓦斯压力与含量的快速准确测定是进行煤矿灾害瓦斯预测及防治的基础。根据封孔材料的不同,将井下煤层瓦斯压力直接测定分为固体封孔法和液体封孔法两大类,分析了各自的优缺点与适用性,指出固液耦合定点定位动态智能封孔、连续实时可视化监测煤层瓦斯压力是发展方向。按取样方式将井下煤层瓦斯含量直接测定分为钻屑法和取芯法两大类,指出负压排渣和正压逆流定点取样具有煤样纯度高、操作简便、取样时间短等优点,取样系统结构优化和类似环境下瓦斯损失量计算模型研究是重点;密闭和冷冻取样可以最大限度避免煤样瓦斯损失,取样器结构简化、取样过程瓦斯损失补偿计算精细化、随钻快速“保真”取样和钻孔内原位测定技术是井下煤层瓦斯含量测定的发展趋势。

关键词：煤层瓦斯压力煤层瓦斯含量封孔方法取样技术瓦斯损失量计算

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上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响

矿业研究与开发 2023年第6期43卷 33-38页

作者：陈学习高泽帅肖健金霏阳华北科技学院矿山安全学院河北廊坊市065201

为研究平煤六矿戊8上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法,研究了遗留煤柱的影响范围和极限强度、煤柱遗留区的应力分布、煤柱影响区和卸压保护区内的瓦斯参数等。结果表明:遗留煤柱的... 详细信息

为研究平煤六矿戊8上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法,研究了遗留煤柱的影响范围和极限强度、煤柱遗留区的应力分布、煤柱影响区和卸压保护区内的瓦斯参数等。结果表明:遗留煤柱的影响范围为8.5m,极限强度为28.36 MPa;煤柱遗留区倾向范围内应力峰值在遗留煤柱中心线正下方,为83.2MPa,应力集中系数为3.5;煤柱坍塌后煤柱影响区应力集中的现象不明显,遗留煤柱相较于原始煤柱高度变小,占原始煤柱高度的54%;煤柱影响区内测得的钻屑量S值和钻孔瓦斯涌出初速度q值与卸压保护区相比差距很小,且煤柱影响区的瓦斯释放率在50%以上。保护层开采遗留煤柱范围内的保护效果在倾向上具有连续性,对被保护层工作面回采影响较小。

关键词：保护层开采煤柱影响区数值模拟保护范围保护效果

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上保护层开采遗留区段煤柱现存状态研究

煤炭工程 2022年第2期54卷 110-115页

作者：肖健陈学习单文选毕瑞卿华北科技学院北京065201 晋能控股集团挖金湾煤业公司山西大同037003

为研究深井近距离上保护层开采遗留区段煤柱在下保护层开采时的状态,采用煤柱极限强度计算、数值模拟及现场探测同步进行的研究方案,对平煤四矿己;-23160联络巷两侧宽度均为4m的区段煤柱进行了研究,得到以下结论:(1)区段煤柱理论计算极... 详细信息

为研究深井近距离上保护层开采遗留区段煤柱在下保护层开采时的状态,采用煤柱极限强度计算、数值模拟及现场探测同步进行的研究方案,对平煤四矿己;-23160联络巷两侧宽度均为4m的区段煤柱进行了研究,得到以下结论:(1)区段煤柱理论计算极限强度最大值为26.0 MPa;(2)煤柱1和煤柱2在己;煤层及己;煤层开采过程中承受的最大垂直应力分别为131.1MPa、85.1MPa,远超煤柱极限强度;(3)现场两个探测组探测的遗留煤柱最大残余高度均为0.64m,高度损失达到原始煤柱高度的60%,坍塌垮落煤体涌向煤柱两侧采空区和己;-23160联络巷;(4)残余煤柱不会在下部对被保护层形成明显的应力集中区,保护效果在倾向上有连续性。

关键词：区段煤柱多次扰动煤柱破坏上保护层开采近距离煤层

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岩石流变扰动特性单轴压缩试验研究

煤炭学报 2017年第6期42卷 1443-1450页

作者：王波高昌炎陈学习杨建林闫刚华北科技学院安全工程学院北京101601

深井软岩条件下扰动荷载会引起围岩流变变形,在已提出的岩石流变扰动效应、强度极限邻域等概念的前提下,为得到岩石流变扰动效应本构关系,首先对岩石流变扰动效应实验仪的冲击扰动加载装置进行设计改进,能够准确测量出单次扰动冲击力及... 详细信息

深井软岩条件下扰动荷载会引起围岩流变变形,在已提出的岩石流变扰动效应、强度极限邻域等概念的前提下,为得到岩石流变扰动效应本构关系,首先对岩石流变扰动效应实验仪的冲击扰动加载装置进行设计改进,能够准确测量出单次扰动冲击力及扰动作用时间,接着利用红砂岩进行单轴条件下的岩石流变扰动效应实验,研究岩石在恒定轴向荷载下,处于强度极限邻域内和强度极限邻域外的流变扰动效应规律,根据实验结果,绘制了不同流变阶段的累计扰动变形量-累积扰动能量曲线,结合岩石流变扰动的影响因素,在流变扰动曲线的基础上建立了岩石流变扰动本构方程。

关键词：流变扰动效应强度极限邻域扰动变形量扰动能量流变扰动本构方程