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矿井CO气体成因类型及机理辨识分析

煤炭学报 2013年第10期38卷 1812-1818页

作者：贾海林余明高徐永亮河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

针对采煤作业空间CO气体异常,来源及成因类型不清等问题,综合运用矿井火灾学、煤田地质学、瓦斯地质学及煤化学等多学科理论,提出了CO气体成因类型由原生CO气体和次生CO气体构成。原生CO气体是煤化作用阶段的非烃类气体产物之一;次生CO... 详细信息

针对采煤作业空间CO气体异常,来源及成因类型不清等问题,综合运用矿井火灾学、煤田地质学、瓦斯地质学及煤化学等多学科理论,提出了CO气体成因类型由原生CO气体和次生CO气体构成。原生CO气体是煤化作用阶段的非烃类气体产物之一;次生CO气体是指煤机械破碎激活脱羰分解产生的CO气体,煤常温氧化和煤升温氧化过程产生的CO气体,也包括井下炸药爆破和防爆机车运行释放的CO气体。对原生CO气体和次生CO气体中煤机械破碎脱羰分解产生的CO气体和煤氧复合分解的CO气体的产生机理分别进行了阐述分析。分析了煤升温氧化过程CO气体发生量与煤体温度之间的对应关系及煤升温氧化生成CO气体的活化能。探讨了煤层原生CO气体含量测试及CO来源辨识方面存在的问题,提出了CO气体综合控制与治理的研究方向。

关键词：原生CO气体次生CO气体 CO气体成因类型 CO气体产生机理

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考虑渗流-扩散的煤层瓦斯流动修正模型

中国矿业大学学报 2016年第5期45卷 873-878页

作者：魏建平王洪磊王登科姚邦华河南理工大学安全科学与工程学院河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

为研究煤层瓦斯流动规律,在考虑了不同扩散机制和滑移边界的前提下,建立了考虑渗流-扩散效应的煤层瓦斯流动新模型,分析了同一气体压力条件下扩散质量通量占总质量通量比重、视渗透率和达西渗透率的比值随Knudsen数(Kn)的变化关系.结果... 详细信息

为研究煤层瓦斯流动规律,在考虑了不同扩散机制和滑移边界的前提下,建立了考虑渗流-扩散效应的煤层瓦斯流动新模型,分析了同一气体压力条件下扩散质量通量占总质量通量比重、视渗透率和达西渗透率的比值随Knudsen数(Kn)的变化关系.结果表明:新模型在描述煤层瓦斯流动规律方面更为合理准确;当Kn>20.000时,瓦斯在煤层中的流动属于自由分子流,流动规律符合扩散定律;当0.020瓦斯流动需同时考虑扩散项和渗流项,煤层瓦斯流动属于过渡流;当0.002瓦斯流动属于黏性连续流,流动规律满足带滑移边界的达西方程;当Kn≤0.002时,煤层瓦斯流动满足达西方程.

关键词：煤层瓦斯瓦斯扩散瓦斯渗流 Knudsen数流动机制

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FeS-FeS_2组合物的吸附孔分形特征

福州大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 118-123页

作者：阳富强宋雨泽朱伟方福州大学环境与资源学院福建福州350108 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454000

为揭示高硫矿山硫化矿石吸附孔隙分形特征,采集FeS-FeS_2组合物进行低温氮吸附实验,测量4种FeS-FeS_2组合物的比表面积、总孔容及平均孔径,揭示其孔隙特征.运用FHH模型计算得到4种FeS-FeS_2组合物的分形维数,并分析不同FeS-FeS_2组合物... 详细信息

为揭示高硫矿山硫化矿石吸附孔隙分形特征,采集FeS-FeS_2组合物进行低温氮吸附实验,测量4种FeS-FeS_2组合物的比表面积、总孔容及平均孔径,揭示其孔隙特征.运用FHH模型计算得到4种FeS-FeS_2组合物的分形维数,并分析不同FeS-FeS_2组合物分形维数与孔隙参数、吸附能力的关系.研究表明,4种样品低温氮吸附-解析曲线虽在形态上略有差异,但均属于IV型; FeS-FeS_2组合物气体吸附主要集中在2～8 nm介孔上;随着FeS-FeS_2组合物中FeS质量分数增加,样品分形维数也会增大;分形维数增大,FeS-FeS_2组合物的比表面积和总孔容相应增大,平均孔径相应减小,孔隙结构越复杂,孔表面变得越粗糙;分形维数与FeS-FeS_2组合物的气体吸附能力呈现正相关性,即分形维数越大,吸附能力越强.因此,FeS-FeS_2组合物中FeS质量分数的增大引起分数维数增加,有助于FeS-FeS_2组合物表面吸附存储氧气,更易使硫化矿石发生氧化自燃.

关键词： FeS-FeS2组合物低温氮吸附孔隙特征分形维数自燃

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梁北矿11061工作面热源分析与风温预测

煤矿安全 2013年第2期44卷 160-163页

作者：胡金钟杨运良河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003

梁北煤矿深部热害比较严重,针对梁北矿工作面局部高温情况,通过工作面热源调查,根据能量守恒定律,建立热交换的数学模型,对11061工作面热源状况进行理论分析和风流温度预测,并与实际测量结果对比验证。热源分析得出:此工作面围岩散热量... 详细信息

梁北煤矿深部热害比较严重,针对梁北矿工作面局部高温情况,通过工作面热源调查,根据能量守恒定律,建立热交换的数学模型,对11061工作面热源状况进行理论分析和风流温度预测,并与实际测量结果对比验证。热源分析得出:此工作面围岩散热量和机械设备散热量所占比重较大,分别占28.3%和47.0%,是风温升高的主要原因。对比结果表明:风温预测结果与工作面实际测量结果能够很好地吻合,验证了热源分析和风温预测方法的正确性。

关键词：煤矿工作面热源分析风温预测矿井通风

负压定点取样煤层瓦斯含量测定损失量推算方法

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中国矿业大学学报 2017年第4期46卷 776-782,802页

作者：温志辉张宏图魏建平王云刚河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理省部共建国家重点实验室培育基地安全科学与工程学院河南省煤炭安全生产协同创新中心河南焦作454000

为确定负压排渣定点取样过程的瓦斯损失量,采用自主研发的颗粒煤瓦斯负压-负压转常压解吸实验系统,选取义马矿区新安煤矿煤样,开展了不同吸附平衡压力、不同解吸负压及解吸时间的颗粒煤瓦斯负压-负压转常压解吸规律实验研究.结果表明:... 详细信息

为确定负压排渣定点取样过程的瓦斯损失量,采用自主研发的颗粒煤瓦斯负压-负压转常压解吸实验系统,选取义马矿区新安煤矿煤样,开展了不同吸附平衡压力、不同解吸负压及解吸时间的颗粒煤瓦斯负压-负压转常压解吸规律实验研究.结果表明:负压解吸段瓦斯累积解吸量随着解吸负压(绝对值)的升高及负压解吸时间的延长而增大,转为常压解吸后对应的瓦斯累积解吸量减小;实验煤样负压解吸初期(0~2min)瓦斯解吸规律及转为常压解吸后的常压解吸初期规律(0~10min)均可采用巴雷尔模型描述;基于提出的负压取样瓦斯损失量推算方法所得的推算值与实际损失量值最大误差为4.83%.

关键词：定点取样负压解吸负压转常压解吸巴雷尔模型瓦斯损失量推算方法

煤基质变形影响下含瓦斯煤渗透率动态变化规律

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天然气工业 2020年第1期40卷 83-87页

作者：李祥春黄涛陈小龙安振兴陆卫东陈志峰中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室新疆工程学院安全科学与工程学院

煤层渗透率不仅直接影响着煤层气(俗称瓦斯)抽采的效果,而且还是计算瓦斯涌出量的关键参数。为了明确不同压力条件下含瓦斯煤渗透率的变化规律,通过考虑有效应力和甲烷吸附/解吸对煤渗透率的综合影响,建立不同压力下含瓦斯煤渗透率动态... 详细信息

煤层渗透率不仅直接影响着煤层气(俗称瓦斯)抽采的效果,而且还是计算瓦斯涌出量的关键参数。为了明确不同压力条件下含瓦斯煤渗透率的变化规律,通过考虑有效应力和甲烷吸附/解吸对煤渗透率的综合影响,建立不同压力下含瓦斯煤渗透率动态演化模型;进而以山西晋煤集团岳城矿钻取的煤样为样品,开展了三轴应力状态下的渗透率测试实验,并将实验测试结果和模型计算结果进行对比,进而探讨不同压力下含瓦斯煤渗透率的动态变化规律。研究结果表明:①渗透率与压力的关系曲线呈不规则的“U”形,在相对低压阶段,随着压力增加,煤基质表面的甲烷吸附量增加,煤岩膨胀变形对渗透率的影响占主导地位,渗透率迅速减低,随着压力逐渐增加,甲烷吸附量达到饱和,有效应力对渗透率的影响占主导地位,渗透率小幅度回升;②实验结果和模型计算结果基本吻合,并且变化趋势也一致。结论认为,所建立的含瓦斯煤渗透率动态演化模型可靠,可以为煤与瓦斯突出防治及煤层气有效开采提供技术支撑。

关键词：含瓦斯煤煤层动态渗透率孔隙度有效应力甲烷吸附甲烷解吸不同压力条件

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透气夹矸对煤样渗透特性影响的试验研究

中国矿业大学学报 2019年第1期48卷 29-35页

作者：赵洪宝王涛张欢李金松李金雨中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454001

采用自主研发的"散碎煤岩体瓦斯运移特性试验装置",分别对纯煤试样、含单层夹矸试样、含双层夹矸试样开展不同条件下的瓦斯流动特性试验,并进行了理论分析.结果表明:煤与夹矸之间存在挤压变形作用,挤压变形速率先减小后增大;透气性夹矸... 详细信息

采用自主研发的"散碎煤岩体瓦斯运移特性试验装置",分别对纯煤试样、含单层夹矸试样、含双层夹矸试样开展不同条件下的瓦斯流动特性试验,并进行了理论分析.结果表明:煤与夹矸之间存在挤压变形作用,挤压变形速率先减小后增大;透气性夹矸层对煤层渗透率的促进效果随夹矸孔隙率的降低和夹矸层数的增加而减弱;夹矸层物性特征的变化并不会改变煤层渗透率与瓦斯压力的二次函数关系;夹矸层数的增加会减弱其对滑脱效应的阻碍作用.

关键词：透气性夹矸夹矸层数孔隙率渗透率滑脱效应

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高温高压平衡水条件下煤吸附CH_4实验

煤炭学报 2012年第5期37卷 794-797页

作者：刘高峰张子戌宋志敏郎伟伟河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地(河南理工大学) 河南焦作454000

以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验。实验结果表明:褐煤的朗格缪尔体积(VL)随温度的升高而减小;焦煤的... 详细信息

以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验。实验结果表明:褐煤的朗格缪尔体积(VL)随温度的升高而减小;焦煤的朗格缪尔体积随温度的升高而增大;气煤和无烟煤的朗格缪尔体积随温度的升高先增大,后减小。研究表明:煤层埋藏深度增加,温度增高,吸附量减小;温度增高,平衡水分含量降低;平衡水分含量降低,吸附量增大。高温高压平衡水条件下煤吸附CH4的实验结果表现的特性是由于压力、温度和水分对煤吸附的综合作用的结果。在开展深部煤层等温吸附实验研究时,应该选用与模拟深度相对应的温度下平衡水含量的煤样。

关键词：高温高压平衡水吸附深部煤层

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活化过硫酸铵溶液对煤样氧化增透的实验研究

煤炭学报 2020年第4期45卷 1488-1498页

作者：杨娟许思雨戴俊魏建平王云刚河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

为提高过硫酸铵(APS)水溶液氧化增透煤样的效果,采用自制的非均相钴基活化剂(Co-NCP)活化过硫酸铵对长焰煤、焦煤、无烟煤3种不同变质程度的煤样进行氧化改性,系统研究了Co-NCP/APS体系改性对煤样表面接触角θ(润湿性)、孔隙结构、气体... 详细信息

为提高过硫酸铵(APS)水溶液氧化增透煤样的效果,采用自制的非均相钴基活化剂(Co-NCP)活化过硫酸铵对长焰煤、焦煤、无烟煤3种不同变质程度的煤样进行氧化改性,系统研究了Co-NCP/APS体系改性对煤样表面接触角θ(润湿性)、孔隙结构、气体吸附常数、瓦斯放散初速度及渗透率的影响规律。实验结果表明:经过Co-NCP/APS体系处理可显著降低煤表面接触角θ与吸附甲烷能力,改性后长焰煤、焦煤、无烟煤的吸附常数a值降幅分别为16.15%,10.21%,6.03%,b值降幅分别为44.97%,41.10%,28.32%,瓦斯放散初速度降幅分别为49.19%,33.33%,12.55%。同时,经Co-NCP/APS体系处理能改变煤样的孔隙结构,改性后煤样的孔隙度增大,其中大、中孔的孔容占比增加,小、微孔孔容占比减少,对于长焰煤、焦煤、无烟煤的孔隙度增幅分别为43.50%,35.50%,12.54%,孔容增幅分别为56.02%,45.54%,20.08%。活化的过硫酸铵体系可原位生成大量具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO·-4),能对不同变质程度的煤样表面实现氧化溶蚀,使煤孔隙中有机小分子相被部分氧化溶出,疏通了被小分子物质占据或封堵的孔道,使煤样孔隙连通性变好;同时,产生大量新的裂隙与孔洞,表明煤样经Co-NCP/APS体系处理能起到“增孔”、“扩孔”、“疏孔”的作用,且对变质程度越低的煤样氧化增透效果越明显,处理后长焰煤、焦煤、无烟煤的渗透率平均增幅分别为620.15%,541.02%,334.42%。可见,非均相钴基活化剂活化过硫酸铵溶液能氧化改性不同变质程度的煤样,显著降低煤样的亲甲烷能力,改善煤体内孔隙连通性与瓦斯在煤体中的流动性,使得煤体赋存瓦斯能力显著降低,为过硫酸铵水溶液对煤层增透方面的应用提供理论依据和实验支撑。

关键词：改性增透过硫酸铵氧化溶蚀亲甲烷能力非均相钴基活化剂