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煤体破裂过程辐射温度场的研究

煤炭科学技术 2006年第2期34卷 57-59页

作者：钟晓晖朱令起郭立稳勾昱君北京工业大学环境与能源工程学院北京100022 河北理工大学资源与环境学院河北唐山063009

利用TVS-2000MKⅡ型红外热像仪对煤体破裂过程的辐射温度场进行了测定,得出了不同类型煤样的红外热像特征,并分析了煤样红外热像特征的影响因素,论证了利用煤体破裂过程中的红外热像特征进行煤与瓦斯突出预测预报的方法。

关键词：辐射温度场煤体破裂红外热像特征煤与瓦斯突出

动力扰动下煤体破裂电磁和微震响应特征及关联性

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福州大学学报（自然科学版） 2017年第6期45卷 891-897页

作者：王金贵张苏胡维喜张佳庆福州大学环境与资源学院福建福州350116 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 福州大学紫金矿业学院福建福州350116 国网安徽省电力公司电力科学研究院安徽合肥230601

利用煤岩动力灾害监测系统(ZDKT-1型)对平煤十矿10次爆破作业进行实时监测,分析煤岩体在动力扰动下破坏失稳的电磁及微震信号特征,并探究两类信号的耦合关系.研究结果发现:煤矿井下电磁和微震背景噪声为具有多个主频的宽频扰动,且不严... 详细信息

利用煤岩动力灾害监测系统(ZDKT-1型)对平煤十矿10次爆破作业进行实时监测,分析煤岩体在动力扰动下破坏失稳的电磁及微震信号特征,并探究两类信号的耦合关系.研究结果发现:煤矿井下电磁和微震背景噪声为具有多个主频的宽频扰动,且不严格符合50 Hz的倍频;爆破作业电磁信号存在明显脉冲特性,单边幅值在14 mV左右;而微震信号波形为更具对称性的简谐振动,单边幅值也明显大于电磁信号;爆破掘进现场的电磁和微震信号在时间上具有很好的同步性;电磁和微震信号能量符合较好的线性关系,拟合相关性系数达0.966.

关键词：爆破掘进动力扰动电磁微震煤体破裂

真三维应力作用下突出煤体破裂及煤-瓦斯两相流运移过程研究

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真三维应力作用下突出煤体破裂及煤-瓦斯两相流运移过程研究

作者：杨文健重庆大学

学位级别：硕士

因含瓦斯煤岩破裂而引发的煤与瓦斯突出（以下简称突出）是煤炭开采过程中一种极其复杂的动力灾害,一直以来严重威胁着我国的煤矿安全生产和矿业的发展。浅部煤炭资源的枯竭迫使煤炭开采向深部推进,导致煤层赋存的条件发生改变,高地应... 详细信息

因含瓦斯煤岩破裂而引发的煤与瓦斯突出（以下简称突出）是煤炭开采过程中一种极其复杂的动力灾害,一直以来严重威胁着我国的煤矿安全生产和矿业的发展。浅部煤炭资源的枯竭迫使煤炭开采向深部推进,导致煤层赋存的条件发生改变,高地应力、高瓦斯压力及高温度和低渗透率已成为煤炭赋存的典型特征,复杂的地质环境使得煤岩和瓦斯的相互作用机理变得愈加复杂。煤炭资源禀赋条件与人们生活所面临的需求产生了矛盾,深部开采地应力较浅部更大,高地应力致使煤与瓦斯突出事故频发,使得一些原本非突出危险的矿井发展成为突出矿井,不仅对财产造成损失同时也会对人员造成了伤害乃至死亡。结合以往事故现场的煤与瓦斯突出事故案例以及国内外学者的研究成果分析可知,地应力在煤与瓦斯突出的过程中地位举足轻重。为此,本文开展了真三维地应力条件下煤与瓦斯突出的物理模拟试验研究,重点分析了突出煤体破裂过程中煤体内的多参数演化以及突出后巷道内煤-瓦斯两相流的运动规律,考虑到物理模拟不能监测裂纹和内部应力等参数的演化,结合数值模拟进一步探讨了破裂过程及发展机制,其开展的主要研究工作及取得的成果如下:（1）对突出孕育及发展阶段破裂煤体内的三维地应力分布给予了详尽描述,对突出发展阶段破裂煤体内瓦斯压力及瓦斯流场的变化进行了系统深入的分析,探讨了瓦斯压力与地应力耦合作用下煤体破裂的发展过程,阐述了煤体的破坏特征。（2）鉴于煤与瓦斯突出的数值模拟分析方法以及煤与瓦斯突出物理模拟试验研究成果中的不足,利用离散元数值模拟分析方法对煤与瓦斯突出过程进行了数值模拟仿真,探究了不同地应力条件下突出发展过程中煤体破裂的动态演化过程及其定量表征方法,基于对煤体颗粒在突出口附近的运动速度统计揭示了突出强度随时间的演化过程。（3）对煤-瓦斯两相流在巷道中的运动规律进行了深入探讨。首先根据气力输送工程将煤-瓦斯两相介质的气力输送状态进行了划分,分析了煤-瓦斯两相流在巷道中冲击力的时空分布特征,紧接着对突出后巷道内沉积煤粉的破碎特征进行了分析,明晰了突出煤破碎后的粒径分布规律、分形维数、破碎功等与初始地应力水平的关系,为揭示煤与瓦斯突出过程中的能量耗散提供了试验数据支撑。在最后,考虑到煤-瓦斯两相流的致灾,根据冲击力的实测数据对人体和井下通风构筑物毁伤等级进行了划分,给出了巷道空间内冲击力的灾变演化过程,针对仅考虑冲击力峰值造成毁伤判断致灾的不足之处,进一步讨论了基于超压和冲量双因素考虑的两相流致灾的综合判据。

关键词：煤与瓦斯突出煤体破裂地应力瓦斯压力煤-瓦斯两相流

近距离煤层水力冲孔破煤时电磁辐射信号响应特征研究

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煤炭科学技术 2019年第11期47卷 90-96页

作者：曹佐勇王恩元汪皓王聪张光辉罗飞中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 贵州煤矿安全监察局贵州贵阳550004 贵州盘江煤电集团有限责任公司贵州贵阳550081 贵州松河煤业发展有限责任公司贵州盘州553526

为研究煤体在高压水作用下的破煤效果,以贵州松河煤矿近距离煤层为研究对象,应用电磁辐射技术监测了水力冲孔期间不同煤层、不同时刻的电磁辐射信号脉冲数、能量等参数变化情况,根据电磁辐射参数的变化,分析了作用于一定水压下的煤体破... 详细信息

为研究煤体在高压水作用下的破煤效果,以贵州松河煤矿近距离煤层为研究对象,应用电磁辐射技术监测了水力冲孔期间不同煤层、不同时刻的电磁辐射信号脉冲数、能量等参数变化情况,根据电磁辐射参数的变化,分析了作用于一定水压下的煤体破裂的规律。研究结果表明:水力冲孔过程中,煤体破裂越剧烈,产生的电磁辐射信号突变越明显;水力冲孔期间的电磁辐射信号符合赫斯特统计学规律,根据电磁辐射信号的强弱可将水力冲孔过程中的煤体破坏过程分为微破裂阶段、稳定破碎阶段以及异常破碎阶段等3个阶段。电磁辐射监测技术可用于水力冲孔破煤过程中煤体的内部破裂和蠕变监测。研究结果为监测电磁辐射信号,评价水力冲孔的破煤效果提供了理论支持,对水力冲孔破煤效果分析有一定的指导意义。

关键词：水力冲孔煤体破裂电磁辐射赫斯特指数

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煤岩破裂声发射实验研究及RS统计分析

煤炭学报 1999年第3期24卷 270-273页

作者：王恩元何学秋刘贞堂中国矿业大学

对受载煤体破裂过程中的声发射（ＡＥ）信号进行了测定和分析．研究结果表明，受载煤岩体的变形破裂及声发射信号并不连续，而是阵发性的．声发射信号符合赫斯特（ＲＳ）统计规律．在受载煤岩体的破裂过程中，声发射信号基本呈现逐渐增... 详细信息

对受载煤体破裂过程中的声发射（ＡＥ）信号进行了测定和分析．研究结果表明，受载煤岩体的变形破裂及声发射信号并不连续，而是阵发性的．声发射信号符合赫斯特（ＲＳ）统计规律．在受载煤岩体的破裂过程中，声发射信号基本呈现逐渐增强趋势，这对于预测预报煤岩灾害动力现象有重要的意义．

关键词：声发射煤体破裂 R/S统计规划煤岩破裂

实验室条件下煤炭地下气化区扩展活动规律研究

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实验室条件下煤炭地下气化区扩展活动规律研究

作者：邓启超河南理工大学

学位级别：硕士

煤炭地下气化（UCG）是一种新型绿色的开采技术,能够实现深部煤层的开采与废弃矿井中煤炭资源的回收。然而气化区域的扩大通常伴随着大量围岩裂隙的扩展与煤体垮落,在气化过程中难以对此进行有效的监测评价与控制,因此气化区扩展活动的... 详细信息

煤炭地下气化（UCG）是一种新型绿色的开采技术,能够实现深部煤层的开采与废弃矿井中煤炭资源的回收。然而气化区域的扩大通常伴随着大量围岩裂隙的扩展与煤体垮落,在气化过程中难以对此进行有效的监测评价与控制,因此气化区扩展活动的监测与评价研究对于UCG系统的稳定运行十分重要。本文以垂直同轴孔气化以及V字形连接孔气化模型实验为基础,使用温度监测与声发射（AE）监测技术对气化过程进行评价,基于监测结果分析了气化通道类型以及气化剂氧浓度及流量等参数对气化区扩展活动的影响。取得的结论如下:（1）气化区的扩展过程伴随着高温的扩散,因此对温度的监测以及高温区的扩展情况可以有效推测燃烧区域及气化区的扩展衍化趋势。垂直同轴孔模型的高温区以通道底部向四周扩展,而V形连接孔模型的高温区扩展方向与气化剂的流动方向有关;各模型高温区扩展速度随着气化的进行逐渐减小,此时提高流量可以在一定时间段内维持高温区的继续扩展。（2）声发射定位技术能够有效标定气化区的扩展,监测结果显示,垂直同轴孔模型的气化区以两侧扩张为主,而V形连接孔气化区主要向出气口扩展;当温度低于氧化区临界温度（900~oC）,提高流量与氧浓度可以促进气化区的扩展。狄罗妮三角构建的气化区模型显示,煤层各区域氧浓度的差异及气化通道类型影响气化区的最终形态,且基于气化模型可以较为准确的估算耗煤量。（3）对气化过程中AE活动参数及声发射源相对能量的分析,可以研究气化区煤体破坏活动的规律。煤层中温度的迅速升高会导致较为剧烈的声发射活动,其中AE计数率与煤层区域温度差显著相关,当区域温度差超过200~oC时,计数率会迅速上升;而AE事件数与整体平均温度变化强相关,当温度小于750~oC,AE事件数随温度的上升而增多;声射源相对能量大小的时空分析显示:煤体破裂活动在还原区范围（550~oC-900~oC）内活跃,且煤体破裂活动随着气化进行逐渐减弱。（4）矩张量分析构建的裂隙分布模型可用于定量分析气化区煤体的破坏,为UCG过程的模拟开发及气化过程裂纹的形成机理研究提供必要的数据支持,同时模型的结果显示拉伸破坏在UCG过程中占主导地位。（5）采用声波反演成像与气化区断面分析两种手段能够重现整个气化区模型,结果显示:点火区域与注气口附近的空腔较大;本阶段气化完成之后,对燃空区进行注浆充填,能够有效降低煤层顶板塌陷的风险并为下阶段气化过程的稳定进行提供保障。该论文有图46幅、表4个,参考文献73篇

关键词：煤炭地下气化声发射高温区扩展气化区扩展煤体破裂

利用卸压钻孔诱发能量判别冲击危险类别的技术与实践

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山东煤炭科技 2021年第2期39卷 164-167页

作者：白俊杰中煤西北能源公司乌审旗蒙大矿业防冲管理部内蒙古鄂尔多斯017300

为了确定纳林河二号矿井31103工作面辅回撤通道区域是否受构造型冲击地压影响,通过对施工煤体大直径卸压钻孔诱发煤体破裂而产生的能量事件进行统计、分析,发现在特厚煤层中部施工的卸压钻孔所诱发的能量事件均位于钻孔至煤层顶板范围,... 详细信息

为了确定纳林河二号矿井31103工作面辅回撤通道区域是否受构造型冲击地压影响,通过对施工煤体大直径卸压钻孔诱发煤体破裂而产生的能量事件进行统计、分析,发现在特厚煤层中部施工的卸压钻孔所诱发的能量事件均位于钻孔至煤层顶板范围,为典型的顶板压力模型,断定不存在构造型冲击地压问题,为了后续的防冲措施实施提供了有力指导。

关键词：冲击地压钻孔诱发能量煤体破裂能量事件冲击隐患类别

单轴压缩状态下瓦斯抽采钻孔破裂规律的实验研究

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黑龙江科技大学学报 2016年第1期26卷 17-20,30页

作者：张峰瑞肖福坤申志亮王一斐黑龙江科技大学黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室哈尔滨150022 七台河宝泰隆煤化工股份有限公司黑龙江七台河154600

为研究瓦斯抽放钻孔对煤体破裂的影响,采用电液伺服岩石实验机分别对不同倾角瓦斯抽放钻孔原煤煤样和水平瓦斯抽放钻孔原煤煤样进行单轴压缩实验,分析钻孔周围煤体的破裂规律。结果表明:原煤煤样钻孔水平边界处出现应力集中现象,最先发... 详细信息

为研究瓦斯抽放钻孔对煤体破裂的影响,采用电液伺服岩石实验机分别对不同倾角瓦斯抽放钻孔原煤煤样和水平瓦斯抽放钻孔原煤煤样进行单轴压缩实验,分析钻孔周围煤体的破裂规律。结果表明:原煤煤样钻孔水平边界处出现应力集中现象,最先发生破坏。随着钻孔倾角的增大,钻孔煤体的单轴抗压强度有增大趋势,钻孔煤体更加趋于稳定,不易发生破坏。原煤煤样水平瓦斯抽放钻孔周围存在不同形式的裂隙,钻孔的破坏过程与破坏形态也不相同。该研究对提高瓦斯抽采效果具有指导意义。

关键词：瓦斯抽放钻孔倾角煤体破裂裂纹扩展