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真空预压负压分布规律模型试验研究

岩土工程学报 2017年第10期39卷 1874-1883页

作者：姜彦彬何宁许滨华周彦章张中流南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029

负压分布规律是真空预压机理研究的重要课题。通过讨论真空预压负压空间分布特点及负压相关概念,广义地定义了负压,分析了负压的测量方法及影响因素。设计高15.0 m的竖向大比尺室内模型,开展真空预压负压分布规律试验研究。试验结果表明... 详细信息

负压分布规律是真空预压机理研究的重要课题。通过讨论真空预压负压空间分布特点及负压相关概念,广义地定义了负压,分析了负压的测量方法及影响因素。设计高15.0 m的竖向大比尺室内模型,开展真空预压负压分布规律试验研究。试验结果表明,饱和黏土土中真空度测量存在滞后效应,本次试验真空度存在的极限深度为8.9 m;膜下真空度稳定后,零压面之上孔压及板中真空度沿深度呈对称线性分布,斜率均近似为静水压力梯度;负压沿深度为分段线性分布,在地下水位之上的非饱和段因提水做功而衰减,稳定期负压平均衰减值为21.4 k Pa,在水位之下排水板埋深范围内基本均匀分布而无衰减,稳定期平均负压为-67.0 k Pa。结合试验规律及等效排水管中气液两相流的流型分布,给出了真空预压稳定期竖向排水板中的分段线性负压边界。

关键词：真空预压负压分布模型试验竖向大比尺滞后效应两相流

真空预压加固软基竖向排水体负压分布模式研究

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工业建筑 2010年第10期40卷 86-90页

作者：王星华雷鸣中南大学土木建筑学院长沙410075 长沙学院土木工程系长沙410003

在其他条件都相同的前提下,将线形、抛物形形、指数曲线形负压分布模式分别应用于京沪高速铁路真空预压试验段竖向排水通道中。运用有限单元法模拟现场地质和施工情况,计算路基固结过程,并将沉降计算结果和坡脚处水平位移计算结果与实... 详细信息

在其他条件都相同的前提下,将线形、抛物形形、指数曲线形负压分布模式分别应用于京沪高速铁路真空预压试验段竖向排水通道中。运用有限单元法模拟现场地质和施工情况,计算路基固结过程,并将沉降计算结果和坡脚处水平位移计算结果与实测值进行对比分析。对三种分布模式计算结果与实测值的差异原因进行分析,分析发现:竖向排水通道负压分布沿通道由上至下按线性分布假定,即从某一个特定值的方法按线性折减到零或某个特定值的方法不十分符合实际,将导致数值分析的计算结果与实际差距较大。建议在淤泥中,竖向排水通道负压分布采用指数曲线形分布,但在硬壳层深度范围内的竖向排水通道负压分布模式可按线性模式进行设置。

关键词：竖向排水通道数值分析真空预压负压分布

蠕变作用下顺层预抽瓦斯钻孔内负压分布规律研究

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蠕变作用下顺层预抽瓦斯钻孔内负压分布规律研究

作者：白亚鹏河南理工大学

学位级别：硕士

钻孔预抽煤层瓦斯在区域防突中得到广泛应用,抽采负压在瓦斯抽采过程中有两种作用:第一,要把煤层中瓦斯引流到钻孔中,第二,要把钻孔内的瓦斯引出钻孔进入抽采管路。由于钻孔内瓦斯流动产生沿程阻力和孔径不均衡变形产生局部阻力,导致孔... 详细信息

钻孔预抽煤层瓦斯在区域防突中得到广泛应用,抽采负压在瓦斯抽采过程中有两种作用:第一,要把煤层中瓦斯引流到钻孔中,第二,要把钻孔内的瓦斯引出钻孔进入抽采管路。由于钻孔内瓦斯流动产生沿程阻力和孔径不均衡变形产生局部阻力,导致孔内抽采负压下降甚至出现正压的现象。学者对顺层钻孔内负压分布进行研究,主要采用现场实测方法和数学模型方法。综合分析,实测法具有很强的针对性和准确性,但操作较为复杂;预抽工作面位于采掘应力影响范围内,数学模型大多未考虑采掘应力作用下孔径蠕变变形,模拟的结果与实际存在一定差距。因此,探明蠕变作用下钻孔内负压分布规律利于优化煤层瓦斯抽放,对高效抽采及消突具有重要意义。论文采用钻屑法研究预抽工作面采掘应力分布规律;建立预抽工作面钻孔周围煤体的弹塑性软化模型,并结合应力分布规律模拟钻孔孔径时空演化规律;建立的钻孔周围煤体瓦斯流动模型,应用Comsol Multiphysics软件模拟了钻孔周围煤体瓦斯压力,间接得到涌入钻孔瓦斯量;建立钻孔内瓦斯流动模型,得出蠕变作用下顺层预抽瓦斯钻孔内负压分布规律。论文主要结论如下:(1)孔径在采掘应力作用下出现不同程度缩小,在卸压区出现一定程度缩小;应力集中区在短时间内出现塌孔现象;原始应力区短时间内出现明显缩孔,并在一段时间后出现塌孔现象。(2)鹤壁八矿3103工作面钻孔瓦斯抽采第1天5天,孔口孔底压差从260Pa增加到3.3kPa;随抽采时间推移,第7天,钻孔内出现负压值为0区段,即瓦斯抽采空白段;第9天,钻孔内几乎无抽采负压。

关键词：采掘应力钻孔蠕变瓦斯抽采负压分布

新安矿顺层抽采钻孔不同深度处负压分布情况研究

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煤炭工程 2013年第5期45卷 103-104,108页

作者：李书文河南大有能源股份有限公司新安煤矿河南洛阳471842

在顺煤层抽采钻孔中,钻孔瓦斯抽采流量同钻孔内部抽采负压大小紧密相关,而钻孔内部不同深度处负压分布情况又因钻孔阻力及压差损耗而有所不同。为明确钻孔内部负压分布与钻孔深度的关系,从而有效指导顺层抽采钻孔的钻进深度,文章从流体... 详细信息

在顺煤层抽采钻孔中,钻孔瓦斯抽采流量同钻孔内部抽采负压大小紧密相关,而钻孔内部不同深度处负压分布情况又因钻孔阻力及压差损耗而有所不同。为明确钻孔内部负压分布与钻孔深度的关系,从而有效指导顺层抽采钻孔的钻进深度,文章从流体力学及动能守恒定律方面对抽采钻孔内瓦斯运移所消耗的压差能进行讨论,从而得出了抽采钻孔内部负压分布情况同钻孔长度关系不大的结论,并给出了一定条件下顺层抽采钻孔的合理钻进深度,对煤矿瓦斯抽采钻孔深度的设计具有一定的指导意义。

关键词：抽采钻孔钻孔深度负压分布

抽采钻孔失稳坍塌对瓦斯抽采的影响机制研究及应用

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煤炭学报 2023年第8期48卷 3102-3115页

作者：张学博王豪杨明王攀韩林秀河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003 河南神火煤电股份有限公司河南永城476600

抽采钻孔失稳坍塌是阻碍煤层瓦斯(煤层气)高效抽采的关键问题之一。为了解决松软煤层抽采钻孔失稳坍塌难题,基于实验室试验及变质量流压降等理论分析,建立了综合考虑钻孔变形失稳、煤层瓦斯运移及钻孔负压沿孔长动态衰减的耦合数学模型... 详细信息

抽采钻孔失稳坍塌是阻碍煤层瓦斯(煤层气)高效抽采的关键问题之一。为了解决松软煤层抽采钻孔失稳坍塌难题,基于实验室试验及变质量流压降等理论分析,建立了综合考虑钻孔变形失稳、煤层瓦斯运移及钻孔负压沿孔长动态衰减的耦合数学模型,数值分析了抽采钻孔失稳坍塌对瓦斯抽采的影响机制,提出了基于抽采负压分布测试的抽采钻孔失稳坍塌特性探测技术。研究表明:①完整孔瓦斯抽采效果较好,钻孔负压损失很小,100 m长钻孔抽采1 d时总负压损失仅占孔口抽采负压的0.04%,孔口、孔底煤层瓦斯分布及有效抽采半径基本相同。②孔底塌孔对瓦斯抽采效果影响有限,但孔口附近塌孔对瓦斯抽采效果的影响较大;孔底和孔口附近均塌孔90%时,抽采90 d后瓦斯抽采量比完整孔瓦斯抽采量分别降低了38.7%、69.6%,抽采180 d后孔底有效抽采半径分别是孔口有效抽采半径的88.7%、75.0%,抽采1 d总负压损失分别占孔口抽采负压的5.1%、28.4%。③钻孔堵孔严重影响瓦斯抽采效果,孔内堵塞煤体与周围煤体形成连续介质,孔内压力成为了煤层瓦斯压力,失稳段无法抽采瓦斯;抽采90 d时孔底堵孔瓦斯抽采量仅占完整孔瓦斯抽采量的17.6%。④钻孔抽采负压分布对抽采钻孔失稳坍塌特性较为敏感,提出了基于抽采负压分布测试的抽采钻孔失稳坍塌特性探测技术,通过在某矿25030工作面的应用,确定了其抽采钻孔失稳坍塌区域(65~80 m)及坍塌程度(严重塌孔),建议矿方对钻孔失稳坍塌区域进行针对性的注浆防护。

关键词：瓦斯抽采钻孔失稳坍塌负压分布瓦斯抽采量有效抽采半径

钻孔变形失稳条件下抽采负压及流量分布规律试验研究

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煤炭科学技术 2020年第10期48卷 45-51页

作者：张学博王文元沈帅帅煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点试验室—省部共建国家重点试验室培育基地河南焦作454003 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003

为了研究钻孔变形失稳对瓦斯抽采的影响和判定钻孔失稳坍塌区域,根据钻孔内瓦斯流动变质量流的特点及钻孔变形情况,设计搭建了考虑钻孔变形失稳的瓦斯抽采试验系统,测试分析了钻孔不同变形失稳、不同负压情况下钻孔负压及流量分布规律,... 详细信息

为了研究钻孔变形失稳对瓦斯抽采的影响和判定钻孔失稳坍塌区域,根据钻孔内瓦斯流动变质量流的特点及钻孔变形情况,设计搭建了考虑钻孔变形失稳的瓦斯抽采试验系统,测试分析了钻孔不同变形失稳、不同负压情况下钻孔负压及流量分布规律,提出了考虑钻孔变形的负压损失计算方法。结果表明:①完整孔抽采负压沿孔长分布大致呈线性分布,其负压损失较小,钻孔不同部位负压较接近,钻孔抽采流量沿孔长大致亦呈线性分布。孔口负压越高,钻孔抽采流量越大,钻孔负压损失越大,不过与孔口负压相比仍较小,仅占2.93%~3.62%。②孔底塌孔时,塌孔段负压损失比完整段负压损失大,由于塌孔段孔内流量较小,其负压损失亦不大,仅占孔口负压的2.75%~4.03%。塌孔时总负压损失占孔口负压的4.68%~6.14%,比完整孔总负压损失有所增加,其抽采总流量比完整孔抽采总流量略有降低。孔底塌孔对瓦斯抽采效果影响不大。③孔底堵孔时,塌孔段孔内煤体与周围煤体互相接触成为连续介质,塌孔段瓦斯流动变成了渗流,其抽采压力变成了煤层瓦斯压力,与完整孔和堵孔时抽采流量相比,塌孔时钻孔抽采流量明显降低,直至流量降为0。堵孔对瓦斯抽采效果影响较大。④基于钻孔负压损失计算理论、钻孔不同变形失稳情况下负压分布及流量分布试验结果,提出了考虑钻孔变形的抽采钻孔负压损失计算方法,并对其进行了验证。研究结果可以为钻孔失稳坍塌区域判定及钻孔失稳坍塌的精确防护提供理论基础。

关键词：钻孔变形抽采钻孔负压分布流量分布

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抽采负压沿顺层钻孔分布规律及应用研究

矿业安全与环保 2021年第2期48卷 81-86页

作者：王凯赵旭生李树刚西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 重庆市能源投资集团科技有限责任公司重庆400060 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式。理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放... 详细信息

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式。理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放筛管抽采3种工艺钻孔内负压分布状态及抽采效果,并在重庆能投渝阳煤矿N3702工作面进行现场试验验证,结果表明:采用理论计算公式对实测数据进行拟合,拟合度接近1,百米钻孔压损计算值与实测值偏差仅为3.97%,计算模型能满足工程实践的精度要求;3种抽采工艺效果对比显示,传统抽采工艺压损大、易漏气,在成孔条件较好的硬煤层中宜采用加长抽采管工艺,而在成孔条件不好的软煤层中宜采用下放筛管工艺。

关键词：瓦斯抽采顺层钻孔抽采负压负压分布抽采效果抽采工艺

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某新型吸油烟机整流板设计的数值与试验研究

建筑热能通风空调 2016年第11期35卷 38-43页

作者：丁希晖高军王斌龙艾希顺同济大学机械与能源工程学院青岛海尔洗碗机有限公司

针对传统方形空气附壁整流板在油烟控制能力和油烟捕集效率方面的不足,提出一种全新型整流板设计,在相同油烟机和厨房环境内,采用CFD技术对厨房流场和油烟浓度场进行数值模拟,得到各方向的流场分布和厨房油烟的捕集效率,并通过试验测试... 详细信息

针对传统方形空气附壁整流板在油烟控制能力和油烟捕集效率方面的不足,提出一种全新型整流板设计,在相同油烟机和厨房环境内,采用CFD技术对厨房流场和油烟浓度场进行数值模拟,得到各方向的流场分布和厨房油烟的捕集效率,并通过试验测试吸油烟机的入口风速和最终捕集效率,结果表明:安装整流板优化后的油烟机在入口速度、负压分布和捕集效率方面均明显优于整流板优化前的油烟机。

关键词：整流板优化设计入口风速负压分布捕集效率