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基于3DPIV技术的煤矿模拟巷道烟气流动实验研究

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煤矿安全 2024年第8期55卷 72-79页

作者：邹永洺王银辉田富超赵岳然煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿灾害防控全国重点实验室辽宁抚顺113122

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密... 详细信息

为研究煤矿井下发生火灾时烟气流动的特征,进而准确分析烟气流动状态,模拟了自然状态下烟气在10 s的流动状态,确定发火产烟的大致阶段;利用三维粒子图像测速(3-dimensional Particle Image Velocimetry,3DPIV)技术分别拍摄巷道敞口、密闭以及密闭启封3种状态下固定风速1 m/s风机的启停控制,研究不同条件下烟流的运动情况。结果表明:巷道敞口烟流流动比较简单,而巷道一旦密闭,导致烟气无法扩散,高浓度烟气将会出现复杂的流动变化,如层流、过度流、湍流、逆流以及烟流分叉等现象,巷道密闭启封时会发生烟流“涌出”,此刻烟流流动状态复杂多变,但经过一定时间都会保持烟流稳定。

关键词：矿井火灾烟气流动模拟巷道 3DPIV 密闭启封

煤矿井下人员精确定位系统四最值轨迹回放方法研究

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煤矿安全 2024年第7期55卷 226-231页

作者：朱臣武中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

人员轨迹回放是煤矿井下人员精确定位系统的重要功能。针对煤矿精确定位系统数据量巨大,导致轨迹回放时存在计算时间长或改用读卡器轨迹回放等问题,提出了煤矿井下人员精确定位系统四最值轨迹回放方法;该方法以UWB(超宽带技术)精确数据... 详细信息

人员轨迹回放是煤矿井下人员精确定位系统的重要功能。针对煤矿精确定位系统数据量巨大,导致轨迹回放时存在计算时间长或改用读卡器轨迹回放等问题,提出了煤矿井下人员精确定位系统四最值轨迹回放方法;该方法以UWB(超宽带技术)精确数据与GIS(地理信息系统)地图为基础,考虑人员经过读卡器的不同方式,采用四最值抽稀算法,抽取左侧最大、左侧最小、右侧最大、右侧最小4个关键数据点,对轨迹回放方法进行对比。四最值轨迹回放方法对比全数据计算、区域数据计算等方法,具有计算速度快、轨迹精确等特点。

关键词：煤矿人员定位煤矿精确定位轨迹回放四最值 GIS地图

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风景

初中生 2024年第27期 107-108页

作者：吴宣逸黄俊英(指导) 湖南湘潭市湘钢一中教育集团第十二中学不详

摄影是我童年的一部分。外公曾在一家照相馆工作,后来不上班了,也常带着一台老式相机,记录生活的点点滴滴。我常在他的镜头中欢笑。于是,一颗“摄影”的种子悄然在我心底萌发。

关键词：照相馆摄影外公

导向槽定向水力压裂煤层增透强化瓦斯抽采技术及应用

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煤炭工程 2024年第2期56卷 131-137页

作者：任仲久中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对低透气性高瓦斯煤层预抽瓦斯困难问题,提出导向槽定向水力压裂煤层增透技术,通过理论推导计算煤层段扩孔后塑性区分布,分析穿层钻孔煤层段水压裂缝的起裂与扩展,揭示导向槽定向水力压裂煤层增透的力学机制,研发导向槽定向水力压裂... 详细信息

针对低透气性高瓦斯煤层预抽瓦斯困难问题,提出导向槽定向水力压裂煤层增透技术,通过理论推导计算煤层段扩孔后塑性区分布,分析穿层钻孔煤层段水压裂缝的起裂与扩展,揭示导向槽定向水力压裂煤层增透的力学机制,研发导向槽定向水力压裂煤层增透装备。在山西中兴煤矿进行现场应用,结果表明:利用水射流方法对穿层钻孔煤层段进行扩孔,使得煤中产生形似圆柱孔洞,穿层钻孔围岩塑性区半径与钻孔半径成正比,钻孔扩孔是增大塑性区范围的一种有效方法,裂隙扩展明显,瓦斯采出率提高。同时研发了一种导向槽定向水力压裂防突成套装备,主要部件有移动高压水力泵站、喷头、喷嘴、螺旋辅助排渣水射流高压钻杆、孔口防喷装置以及高压旋转接头,结合井下水力化作业远程监测和控制,现场监测结果表明,通过增透作业钻孔的方法,平均瓦斯浓度和瓦斯抽采混合量提高到常规孔的2.75倍和1.81倍,说明采取导向槽定向水力压裂措施的增透效果显著。

关键词：水射流扩孔导向槽定向水力压裂煤层增透瓦斯抽采

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负压对不同孔周破碎煤体渗流特性影响研究

煤矿安全 2024年第1期55卷 86-92页

作者：张洪祯中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

为探究抽采负压对破碎煤体内气体渗流特性的影响,采用自行设计的负压抽采模拟渗透试验系统,对负压影响下不同级配破碎煤体内气体渗流规律展开了研究;并对该过程气体能量损耗及表观渗透率关于受负压影响的敏感性问题进行了分析。结果表明... 详细信息

为探究抽采负压对破碎煤体内气体渗流特性的影响,采用自行设计的负压抽采模拟渗透试验系统,对负压影响下不同级配破碎煤体内气体渗流规律展开了研究;并对该过程气体能量损耗及表观渗透率关于受负压影响的敏感性问题进行了分析。结果表明:随着负压的增大,同一孔隙结构下气体渗透状态的非Darcy效应相较于Darcy效应表现得更加突出,但随Talbol级配系数n的增大其内部孔隙增大,两者之间的界限出现淡化,相关系数开始接近;通过引入惯性-湍流修正系数δ来对不同孔隙结构下气体能量损耗进行表征,整体随n的增大呈现减小趋势,当n处于0.2~0.6阶段内δ处于不稳定的阶段,而在n>0.6之后δ数值基本稳定,即随着孔隙结构的增大气体渗流能量损耗降低,趋向于Darcy渗流;在负压小于60 kPa时,不同级配试样的负压敏感曲线之间变化差异显著,而当负压大于60 kPa后,各条曲线相互靠拢,且n值越大负压敏感曲线偏离度越低,即负压较小时表观渗透率更易受负压影响;孔周破碎煤体渗透率在抽采负压较小时易受其孔隙结构影响,在孔隙结构及抽采负压较小时往往呈现出非Darcy渗流,造成抽采不畅等问题影响抽采效率。

关键词：瓦斯抽采渗流特性非Darcy效应能量损耗负压敏感性

动压影响孤岛工作面巷道围岩“卸-支平衡”协同控制技术

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煤矿安全 2024年第3期55卷 199-208页

作者：李润芝中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

煤矿深部工作面回采过程中,经常受到强开采动压作用影响,矿压显现强烈,巷道围岩变形破坏程度大,尤其对于孤岛工作面,动压影响更加显著,围岩控制难度成倍增加。为了解决深部孤岛工作面强动压影响回采巷道围岩控制问题,以2308工作面为研... 详细信息

煤矿深部工作面回采过程中,经常受到强开采动压作用影响,矿压显现强烈,巷道围岩变形破坏程度大,尤其对于孤岛工作面,动压影响更加显著,围岩控制难度成倍增加。为了解决深部孤岛工作面强动压影响回采巷道围岩控制问题,以2308工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟、现场验证等方法,首先对巷道围岩结构模型进行分析,确定影响工作面围岩稳定的主要因素;进一步对煤柱宽度和钻孔卸压2种方案进行研究,并根据巷道围岩的实际变形情况,确定巷道围岩的非对称支护参数,实现受强动压影响回采巷道的“卸-支平衡”协同控制方案。经过现场实践验证,2308工作面巷道顶底板移近量为260 mm,两帮移近量为471 mm,巷道围岩的整体性得到增强,变形得到有效控制;采用“卸-支平衡”方案对受动压影响巷道围岩的控制效果显著。

关键词：深部巷道动压影响孤岛工作面沿空掘巷围岩控制

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面向煤矿巡检机器人的高能效路径规划方法

煤矿安全 2024年第6期55卷 211-216页

作者：陈骋苏成杰中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对现有矿用机器人路径路规划方法存在的效率低、收敛速度慢、易陷入局部最优等不足,提出了一种基于Actor-Critic算法的路径规划方法。首先根据巡检目标和障碍物的实时位置信息,计算巡检机器人的转向角,确定行进方向,可显著提高路径规... 详细信息

针对现有矿用机器人路径路规划方法存在的效率低、收敛速度慢、易陷入局部最优等不足,提出了一种基于Actor-Critic算法的路径规划方法。首先根据巡检目标和障碍物的实时位置信息,计算巡检机器人的转向角,确定行进方向,可显著提高路径规划的效率;以能量消耗最小化和避免碰撞为目标,巡检机器人根据动态随机变化的矿山环境,学习巡检的目标顺序和行进速度;因为矿山环境动态连续变化,导致较高的状态维度,因此采用深度学习网络估计连续状态产生的动作和奖赏;为了提高学习效率,采用策略网络和价值网络2个网络,实现实时更新策略和价值。仿真结果表明:采用所提方法,巡检机器人可以在动态环境中规划出安全合理的巡检路线,能够以98%的成功概率和更低的能量消耗完成巡检作业。

关键词：巡检机器人路径规划深度强化学习避障能量消耗

卸荷及瓦斯作用下煤体冲击倾向性特征试验研究

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煤矿安全 2024年第4期55卷 55-65页

作者：李志强中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

卸荷损伤作用下含瓦斯煤体冲击倾向性研究对于探明地下深部矿井中煤与瓦斯复合型冲击地压形成机理起着关键作用。为了探究卸荷作用对含瓦斯煤体冲击倾向性的影响,对含瓦斯煤体进行了不同卸荷幅度下变上限循环加卸载。试验结果表明:瓦斯... 详细信息

卸荷损伤作用下含瓦斯煤体冲击倾向性研究对于探明地下深部矿井中煤与瓦斯复合型冲击地压形成机理起着关键作用。为了探究卸荷作用对含瓦斯煤体冲击倾向性的影响,对含瓦斯煤体进行了不同卸荷幅度下变上限循环加卸载。试验结果表明:瓦斯对煤体力学性质具有劣化作用,9 MPa围压下经过1 MPa与2 MPa瓦斯作用后的煤试件抗压强度分别降低了11.2%及18.7%;在卸荷幅度分别为3 MPa与6 MPa作用下,煤试件抗压强度分别降低了12.6%与36.5%,剩余弹性能指数分别降低了10.4%与16.7%;含1 MPa瓦斯煤试件抗压强度分别降低约13.5%与39.8%,剩余弹性能指数分别降低了15.9%与43.6%;含2 MPa瓦斯煤试件抗压强度分别降低约16.7%与47.2%,剩余弹性能指数分别降低了20.3%与48.5%;随着卸荷幅度的增加,煤试件力学性能不断降低,且瓦斯作用会进一步加剧卸荷劣化程度,同时随着瓦斯压力的增加,劣化程度逐步加深;此外,卸压作用能够有效降低煤体冲击倾向性,同时含瓦斯煤体经过卸荷作用后冲击倾向性指标劣化程度高于原始煤试件,且随着瓦斯压力的增加,剩余弹性能指数降低程度越高。

关键词：冲击地压卸荷损伤冲击倾向性循环加卸载剩余弹性能指数

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上保护层双工作面开采卸压增透效应研究

煤炭工程 2024年第9期56卷 91-97页

作者：任仲久中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对中兴煤业2#煤层煤与瓦斯突出、被保护层工作面长度大、抽采能力有限等问题,提出了上保护层双工作面开采方式。通过理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了采用该方式时被保护层工作面的垂直应力和垂直位移的分布规律,分析... 详细信息

针对中兴煤业2#煤层煤与瓦斯突出、被保护层工作面长度大、抽采能力有限等问题,提出了上保护层双工作面开采方式。通过理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了采用该方式时被保护层工作面的垂直应力和垂直位移的分布规律,分析了2#煤层的卸压效果。结果表明:随保护层工作面长度的增大,卸压比例总体呈减小的趋势,当保护层工作面长度为110 m时,被保护层工作面的垂直应力和垂直位移的卸压比例分别达到91%和87.4%。卸压后现场实测2^(#)煤层最大残余瓦斯含量和最大残余瓦斯压力分别降低为5.37 m^(3)/t和0.44 MPa,孔隙率增加到4.05%,煤层透气性系数增加到1.08 m^(2)/(MPa^(2)·d),最大膨胀变形量大于3‰,各指标均表明卸压增透效果显著。

关键词：上保护层煤层卸压瓦斯压力卸压增透保护层开采