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表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究

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煤炭科学技术 2023年第10期51卷 129-139页

作者：严敏杨婷林海飞闫冬洁李泳霍世豪西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点试验室陕西西安710054 西安科技大学中国煤炭工业协会西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054

煤炭资源开采过程中,与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限,引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题。已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一。表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫,关于泡沫性能... 详细信息

煤炭资源开采过程中,与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限,引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题。已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一。表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫,关于泡沫性能对瓦斯解吸影响相关研究较少,本文研究表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释规律的影响。选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和烷基糖苷(APG0810)2种表面活性剂进行试验,测定溶液表面张力、黏度、发泡性、稳定性及泡沫形态。利用自行研制的试验装置开展表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释效应影响的试验研究。试验结果表明:随着表面活性剂质量分数增加,液体表面张力起初降低幅度较大,发泡率有明显升高现象,稳泡性也逐渐增强。接近临界胶束浓度时降低幅度减缓,发泡性和稳泡性升高趋势变得平缓。表面活性剂质量分数为0.15%时,在注入空气后SDBS和APG0810发泡高度分别为44 mm和40 mm,且SDBS泡沫半衰期最大为786.5 s。溶液泡沫发泡率和半衰期与其对甲烷缓释效应相关度较大,相同质量分数下SDBS对甲烷的缓释效果普遍优于APG0810,表面活性剂溶液质量分数0.15%时,10 min内APG0810和SDBS对瓦斯缓释率分别约为37.4%和12.7%,2 h内SDBS对瓦斯缓释率仍有约50.84%。研究为探究表面活性剂抑制煤中甲烷解吸及其机理提供一个新的角度,可为矿井瓦斯防治,煤炭绿色开采提供一定的理论支撑。

关键词：瓦斯缓释泡沫稳泡性表面活性剂表面张力

瓦斯缓释剂作用下多因素对解吸瓦斯峰值浓度分布影响研究

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煤炭科学技术 2023年第12期51卷 282-297页

作者：严敏霍世豪林海飞李泳杨婷魏嘉宁张坤尹西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室陕西西安710054 中国煤炭工业协会西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054

为防范煤矿瓦斯事故,实现瓦斯高效精准抽采,在井下局部高浓度瓦斯区域喷淋瓦斯缓释剂成为防控瓦斯超限的重要手段之一。依据煤矿掘进工作面搭建相似比模型,利用自主研制的多因素影响煤体瓦斯解吸喷淋试验台,研究了喷淋瓦斯缓释剂下不同... 详细信息

为防范煤矿瓦斯事故,实现瓦斯高效精准抽采,在井下局部高浓度瓦斯区域喷淋瓦斯缓释剂成为防控瓦斯超限的重要手段之一。依据煤矿掘进工作面搭建相似比模型,利用自主研制的多因素影响煤体瓦斯解吸喷淋试验台,研究了喷淋瓦斯缓释剂下不同因素影响解吸瓦斯峰值浓度分布的规律,分析了APG溶液质量分数、雾化压力、煤样粒径、平衡压力、环境温度、空气流量等因素对解吸瓦斯峰值浓度分布的影响,利用Pearson相关系数法得到了喷淋瓦斯缓释剂后各因素与不同区域瓦斯峰值浓度的相关性。结果表明:APG溶液质量分数小于0.10%时,瓦斯峰值浓度随APG质量分数增加迅速下降,超过0.10%时下降率减小。缓释剂作用下,瓦斯峰值浓度与雾化压力、煤样粒径分别呈负线性和负指数关系,瓦斯峰值浓度随雾化压力与煤样粒径的增大而降低,煤样粒径为5~10 mm时瓦斯下降率最大;瓦斯峰值浓度与平衡压力、环境温度分别呈线性和指数函数关系,瓦斯峰值浓度随平衡压力与环境温度的升高而增加,环境温度为35℃时瓦斯峰值浓度增长率最高。在工作面模型中心,瓦斯峰值浓度随空气流量升高而迅速降低,工作面拐角处瓦斯峰值浓度也随空气流量增大而降低,并在超过12.7×10^(-3)m^(3)/s时瓦斯峰值浓度降低速率减小。在多因素共同作用下,瓦斯峰值浓度相较于单一因素降低了4.3%~8.0%。利用相关系数法计算得到影响进风口上下拐角、出风口上下拐角和模型中心的瓦斯峰值浓度最大因素分别为雾化压力、雾化压力、平衡压力、环境温度、平衡压力。

关键词：瓦斯缓释剂瓦斯解吸瓦斯抽采煤矿安全表面活性剂

有效应力对煤体瓦斯解吸-渗流与变形特征影响的实验研究

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中国安全生产科学技术 2023年第6期19卷 59-65页

作者：李树刚秦澳立龙航陈晨肖通仇悦西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 中国煤炭工业协会西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054

为探究不同有效应力对煤体瓦斯解吸-渗流特性及变形特征的影响规律,利用自主研发的煤体固气耦合实验装置,开展不同有效应力下煤体变形与瓦斯解吸-渗流同步实验。研究结果表明:随着有效应力增大,煤体瓦斯累计解吸量、解吸时间及解吸率均... 详细信息

为探究不同有效应力对煤体瓦斯解吸-渗流特性及变形特征的影响规律,利用自主研发的煤体固气耦合实验装置,开展不同有效应力下煤体变形与瓦斯解吸-渗流同步实验。研究结果表明:随着有效应力增大,煤体瓦斯累计解吸量、解吸时间及解吸率均呈幂函数减小趋势,煤体解吸应变呈线性减小趋势;煤体渗透率及渗透率变化率随有效应力增大均呈正指数型增长趋势;瓦斯渗流过程导致煤体发生膨胀变形,且随着有效应力增加,煤体膨胀变形幅度在逐渐减小。研究结果可为煤体瓦斯高效抽采提供理论支撑。

关键词：有效应力瓦斯解吸-渗流煤体应变瓦斯抽采

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煤矿智能化(初级阶段)研究与实践

煤炭科学技术 2019年第8期47卷 1-36页

作者：王国法刘峰孟祥军范京道吴群英任怀伟庞义辉徐亚军赵国瑞张德生曹现刚杜毅博张金虎陈洪月马英张坤天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中国煤炭工业协会北京100013 中国煤炭学会北京100013 兖矿集团有限公司山东邹城273500 陕西煤业化工集团有限责任公司陕西西安710065 陕西陕煤陕北矿业有限公司陕西神木719301 西安科技大学陕西西安710054 辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例... 详细信息

煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标,分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状,从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面,分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面,分析了智能化煤矿的主体系统架构,研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种开采模式,研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状,分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题,提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则,分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准,提出新建矿井智能化建设路径,以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务,从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。

关键词：煤矿智能化智能开采智能掘进系统架构智能化开采模式智能矿山

基于ONVIF标准的矿用视频传输系统的设计与实现

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基于ONVIF标准的矿用视频传输系统的设计与实现

作者：白慧西安科技大学

学位级别：硕士

随着井下多网融合系统的快速发展,“信息化、集成化、智能化”的矿井视频监控系统成为矿山安全管理系统的重要组成。矿井现有视频监控的视频清晰度低,传输速率不稳定,且不同厂商的网络设备和管理平台难以互联互通。因此,设计和实现矿井... 详细信息

随着井下多网融合系统的快速发展,“信息化、集成化、智能化”的矿井视频监控系统成为矿山安全管理系统的重要组成。矿井现有视频监控的视频清晰度低,传输速率不稳定,且不同厂商的网络设备和管理平台难以互联互通。因此,设计和实现矿井环境下能兼容现有设备的视频传输系统具有重要意义。依托国家科技支撑计划“基于Mesh网络井下可视化无线救灾通讯技术与装备”(2013BAK06B03),本文以课题组设计的KBA12矿用本安型网络摄像仪为基础,设计和实现基于ONVIF标准的矿用视频传输系统,包括视频图像预处理模块、H.264视频压缩模块、ONVIF接口模块和实时视频传输模块,实现视频远程传输、实时监控及不同类型设备之间对接等功能。视频图像预处理模块采用双边滤波法和直方图均衡法对原始视频图像做去噪和增强处理。H.264视频压缩模块将预处理后的YUV信号转换为NV12信号,并通过H.264压缩编码技术,采用帧内预测、熵编码等算法提升编码效率和质量。ONVIF接口模块利用gSOAP工具解析WSDL文档,生成头文件和服务接口框架,实现设备发现接口、设备管理接口和媒体服务接口,完成同一网段内设备IP搜索、设备信息管理和视频流地址配置与获取功能,满足兼容性需求。实时视频传输模块通过RTP协议封装H.264码流,RTCP协议和RTSP协议控制视频流实时传输,使用ONVIF标准封装RTSP视频流,实现多厂商设备的对接。测试结果表明,视频图像丢包率约为1.237%,传输距离为100m时,速率约为2.190Mbit/s,达到实时传输的目的,符合视频传输性能指标。经中国煤炭工业协会鉴定,KBA12设备技术先进,达到了国内领先水平。

关键词：网络摄像仪视频传输系统 ONVIF标准 H.264压缩编码低照度 RTSP