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碎软低渗煤层煤矿区煤层气勘探开发关键技术及发展方向

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石油学报 2024年第5期45卷 855-865页

作者：张群孙四清降文萍中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

依托2011—2020年国家科技重大专项,开展了碎软低渗煤层煤矿区煤层气勘探开发技术研究,梳理形成了适合于碎软低渗煤层的煤层气高效开发方式、储层参数确定技术、抽采效果预测模拟技术、抽采关键技术的成果体系,提出了压裂煤层顶底板岩... 详细信息

依托2011—2020年国家科技重大专项,开展了碎软低渗煤层煤矿区煤层气勘探开发技术研究,梳理形成了适合于碎软低渗煤层的煤层气高效开发方式、储层参数确定技术、抽采效果预测模拟技术、抽采关键技术的成果体系,提出了压裂煤层顶底板岩层、煤炭采动卸压两种途径能实现碎软低渗煤层煤层气高效开发的认识。研发了地面井煤层密闭取心-气含量精确测试技术,提出了基于温度—压力综合吸附模型的气含量预测技术、顶板水平井分段压裂与采动井煤层气抽采的预测模拟技术。这些成果为准确预评价碎软低渗煤层含气性和开发潜力提供了有效手段。建立了地面顶板水平井分段压裂与煤矿井下长钻孔分段压裂的技术工艺流程。基于取得的研究成果,在安徽省、山西省、陕西省等地区的多个煤矿进行了现场工程试验,获得了碎软低渗煤层煤层气地面开发和井下抽采的重大突破。综合碎软低渗煤层煤层气储层特性及煤矿区实际需求,提出在煤矿区今后应重点关注深井保压密闭取心技术、钻孔轨迹精准控制技术、智能压裂与排采技术、煤矿井上下联合分段压裂技术等领域。

关键词：煤矿区碎软低渗煤层煤层气勘探开发关键技术发展方向

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多种通信方式融合的矿用广播系统设计

煤矿安全 2024年第7期55卷 240-244页

作者：邓飞张鹏中煤科工集团新疆研究院有限公司新疆乌鲁木齐830000 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

针对现有矿用广播系统因通信方式不灵活,从而导致煤矿井下覆盖面有限,功能不完善等问题,研究设计了一种融合以太网、CAN(控制器局域网络)总线和模拟音频传输等通信方式的矿用广播系统设计方案,并阐述该系统的系统架构,软硬件设计及核心... 详细信息

针对现有矿用广播系统因通信方式不灵活,从而导致煤矿井下覆盖面有限,功能不完善等问题,研究设计了一种融合以太网、CAN(控制器局域网络)总线和模拟音频传输等通信方式的矿用广播系统设计方案,并阐述该系统的系统架构,软硬件设计及核心技术。该系统硬件由广播终端和广播对讲音箱组成:广播终端采用以太网通信实现网络IP电话,完成远距离通话;广播对讲音箱通过CAN总线,结合模拟音频实现双向对讲和流媒体在线播放,自带CAN中继功能,可无限级联,可部署在光纤无法覆盖的地方。整套广播系统可实现煤矿井下语音全覆盖,具有安装方便、硬件成本低等优势,为煤矿日常安全生产调度和防灾避险提供了有力的支持。

关键词：矿用广播系统 IP电话 CAN总线 CAN中继双向对讲

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煤矿胶带运输巷道综合降尘技术

西安科技大学学报 2024年第4期44卷 796-804页

作者：陈玉涛中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

为了解决煤矿运输转载过程中的粉尘污染问题,以曹家滩煤矿主斜井、主运大巷为研究背景,根据主要产尘来源和产尘规律,在传统的喷雾降尘措施基础上,优化实施了“运输胶带密闭喷雾降尘+运输胶带地面快速清洁+巷道断面风流降尘”综合降尘技... 详细信息

为了解决煤矿运输转载过程中的粉尘污染问题,以曹家滩煤矿主斜井、主运大巷为研究背景,根据主要产尘来源和产尘规律,在传统的喷雾降尘措施基础上,优化实施了“运输胶带密闭喷雾降尘+运输胶带地面快速清洁+巷道断面风流降尘”综合降尘技术,通过理论分析和现场试验确定了胶带密闭喷雾水量和喷雾间距,研制了胶带清刮、胶带喷雾冲洗、胶带旋转毛刷等胶带清洁装置,分析了巷道断面喷雾的合理间距。结果表明:胶带密闭喷雾水量为20 L/min、喷雾间距为800 m时,结合胶带清洁装置处理可以从源头上明显地降低胶带运输过程中的产尘量;当巷道断面相邻降尘水幕间距为900 m时,湿式捕尘网可以有效净化巷道内弥散的粉尘。现场应用表明曹家滩主斜井及主运大巷的呼吸性粉尘均可降至8 mg/m^(3)以下,粉尘治理效果良好,为类似条件下的降尘措施制定提供借鉴。

关键词：运输转载喷雾降尘风流净化技术装置

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涡流控尘装置径轴向风量分配规律试验研究

煤炭工程 2024年第9期56卷 159-164页

作者：许圣东郑磊丁志权中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对涡流控尘装置径轴向风量分配问题,提出通过监控风机频率来调控径轴向风量的思路。实验室搭建了由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统,在压入风机40、45、50 Hz频率下,以及在涡流风机30、35、40、45、50 Hz频率下,采... 详细信息

针对涡流控尘装置径轴向风量分配问题,提出通过监控风机频率来调控径轴向风量的思路。实验室搭建了由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统,在压入风机40、45、50 Hz频率下,以及在涡流风机30、35、40、45、50 Hz频率下,采用截面动压法测试得到径轴向风量分配规律:压入风量Q压和轴向风量Q轴与压入风机频率f_(1)呈单调增的关系,与涡流风机频率f_(2)呈单调减的关系。基于径轴向风量分配规律,建立了关于5f_(1)-f_(2)的一次函数和关于f_(1)/f_(2)的二次函数风量调控模型。最后通过试验实测验证,模型计算值与实测值基本一致,最大绝对误差为7.2 m^(3)/min,调控模型的准确性较好。

关键词：涡流控尘径轴向风量风机频率风量分配调控模型

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油液黏度对双场耦合分离装置性能的影响

流体机械 2024年第3期52卷 41-48页

作者：许凯中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400700

针对单一方法难以实现乳化油高效、经济破乳脱水处理的问题,运用一种旋流离心场耦合高压脉冲电场的耦合装置,实现乳化油破乳脱水高效处理。通过耦合多相流控制方程和电场控制方程,考察了油液黏度对油水分离的影响。结果表明:外加电场可... 详细信息

针对单一方法难以实现乳化油高效、经济破乳脱水处理的问题,运用一种旋流离心场耦合高压脉冲电场的耦合装置,实现乳化油破乳脱水高效处理。通过耦合多相流控制方程和电场控制方程,考察了油液黏度对油水分离的影响。结果表明:外加电场可以促进液滴聚结,液滴聚结会导致混合相黏度减小,进而使锥段部分切向速度和液滴平均粒径增大,利于油-水分离,且油液黏度为6.42 mPa·s的脱水率和脱油率较19.35 mPa·s分别高16.3%和29.3%。计算结果可为高黏度油液分离双场耦合装置的设计提供参考。

关键词：油液黏度双场耦合乳化油分离性能

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低瓦斯自燃采空区注氮工艺优化研究

中国矿业 2024年第6期33卷 158-166页

作者：李尚国中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了分析注氮口埋深和注氮流量对采空区氧化带范围的影响,优化低瓦斯自燃煤层采空区注氮防灭火工艺,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,分别模拟了未注氮,注氮流量为设计量且注氮口埋深为15 m、30 m、45 m、60 m和75 m,注氮口埋深为4... 详细信息

为了分析注氮口埋深和注氮流量对采空区氧化带范围的影响,优化低瓦斯自燃煤层采空区注氮防灭火工艺,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,分别模拟了未注氮,注氮流量为设计量且注氮口埋深为15 m、30 m、45 m、60 m和75 m,注氮口埋深为45 m且注氮流量为0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和1.75倍设计量时采空区氧化带范围;现场实测了注氮口埋深为45 m且注氮流量为设计量时采空区氧化带范围。研究结果表明:随着注氮口埋深增加氧化带面积逐渐减小,注氮口埋深分别为15 m、30 m、45 m、60 m和75 m时,氧化带面积为未注氮时的100.8%、96.1%、90.5%、95.0%和79.1%;随着注氮流量增加,氧化带面积逐渐减小,注氮流量为0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和1.75倍设计量时,氧化带面积为未注氮时的95.8%、93.4%、90.5%、87.1%、83.3%和79.2%;增加50%的注氮流量,氧化带面积减小7.9%,减少50%的注氮流量,氧化带面积增加5.9%。现场实测结果与数值模拟结果基本一致。对于9202工作面,合理的注氮口埋深为30~60 m,最佳注氮口埋深为45 m,注氮流量为设计量的1.00~1.50倍比较合适,最优注氮流量为设计量的1.25倍。

关键词：低瓦斯自燃注氮口注氮流量模拟实测

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风流速度与喷雾角度对雾滴场分布特征的影响

煤矿安全 2024年第8期55卷 62-71页

作者：莫金明中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

雾滴分布特征是决定喷雾系统降尘效果的关键因素之一。为研究不同工况下雾滴分布特征,利用CFD模拟技术分析了风速及喷雾角度对雾滴分布特征的影响机制;并探究了采煤机附近布置喷雾喷嘴后的雾滴分布特征。研究结果表明:不同风速和喷雾角... 详细信息

雾滴分布特征是决定喷雾系统降尘效果的关键因素之一。为研究不同工况下雾滴分布特征,利用CFD模拟技术分析了风速及喷雾角度对雾滴分布特征的影响机制;并探究了采煤机附近布置喷雾喷嘴后的雾滴分布特征。研究结果表明:不同风速和喷雾角度主要是通过增大雾滴的横向动量,造成喷雾带纵向高度和横向长度的增加;风速的增大,造成不同空间位置的雾滴间动量屏蔽效应更加突出,进一步增大了雾滴间所受横向动量的差异,增强了雾滴间集聚效应,使喷雾带周围形成大粒径雾滴层;喷雾角度的增大主要改变了出口动量在横向和纵向2个方向的分配比例,空间内所有雾滴所受动量更为均匀,进而对喷雾粒径分布特征无明显影响。

关键词：煤矿粉尘喷雾降尘粒径分布风流扰动雾滴分布

地下水循环井修复不锈钢滤水筛管设计及性能评价

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环境工程学报 2024年第4期18卷 978-986页

作者：田东庄杨文佳田宏杰煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

为了提高地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的抗拉能力,保证其在下管和提管时不发生拉伸变形破坏,确保滤水筛管在井内的安全运行,从整体结构、筛网丝型和参数3个方面进行了滤水筛管结构设计,并通过有限元模拟和室内拉伸试验评价滤水筛... 详细信息

为了提高地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的抗拉能力,保证其在下管和提管时不发生拉伸变形破坏,确保滤水筛管在井内的安全运行,从整体结构、筛网丝型和参数3个方面进行了滤水筛管结构设计,并通过有限元模拟和室内拉伸试验评价滤水筛管的抗拉性能。设计采用三角形不锈钢丝型和全焊式绕丝工艺,共研制2种结构、6种规格的不锈钢滤水筛管,模拟及试验结果表明:筛管断裂均发生在接头与筛网的焊缝处,仿真结果与试验结果具有较好的吻合性;对于外绕丝内竖丝型滤水筛管,随着筛网孔隙和绕丝尺寸的增大,筛管最大拉伸载荷逐渐降低,SG1-0.9/2.3型筛管抗拉载荷最大,试验和仿真结果分别为1072.75和1114.39 kN,二者误差率为3.88%;对于外竖丝内绕丝型滤水筛管,随着筛网孔隙的增大,筛管圆周竖丝的横截面积逐渐减小,筛管最大拉伸载荷逐渐减小,SG2-0.9/2.3型筛管抗拉载荷最大,试验和仿真结果分别为1662.06和1668.23 kN,二者误差率为0.37%;对于相同的筛网参数,外竖丝内绕丝型结构在承受拉伸载荷时能够产生更大的变形,其抗拉强度优于外绕丝内竖丝型滤水筛管。该研究结果可为地下水循环井修复用不锈钢滤水筛管的设计提供理论指导。

关键词：地下水循环井修复滤水筛管筛网参数抗拉性能

基于总线冗余机制的带式输送机保护系统通信鲁棒性提升方法

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煤矿安全 2024年第8期55卷 206-213页

作者：邓飞中煤科工集团新疆研究院有限公司新疆乌鲁木齐830000

针对带式输送机保护系统一旦发生通信故障就停产检修的问题,分析了带式输送机保护系统查询总线和控制总线的特点,结合通信故障原因和机理,提出了分组通信和总线冗余机制。总线冗余机制不改变任何硬件,利用通信迂回链路,保障系统正常通信... 详细信息

针对带式输送机保护系统一旦发生通信故障就停产检修的问题,分析了带式输送机保护系统查询总线和控制总线的特点,结合通信故障原因和机理,提出了分组通信和总线冗余机制。总线冗余机制不改变任何硬件,利用通信迂回链路,保障系统正常通信,同时预警故障位置和类型。通过单条带式输送机保护系统沿线10台设备查询总线多处故障、控制总线单一故障和查询/控制总线复合故障通信试验,解决了系统发生单一故障停产检修的问题,提升了系统通信鲁棒性。

关键词：带式输送机保护系统系统通信总线冗余分组通信鲁棒性