不同粒径煤自燃氧化升温特性研究
杨丽;刘元嘉;张明乾;金士魁;【目的】为研究煤的粒径对自燃特性的影响，以硫磺沟煤矿的9～15号煤层为研究对象，分别制成0～1 mm、1～3 mm、3～7 mm、7～10 mm四种不同粒径煤样进行程序升温实验。【方法】通过实时监测不同粒径煤样在氧化升温过程中释放的气体，确定硫磺沟9～15号煤层不同粒径煤样自然发火的标志性气体CO、C_2H4、C_2H2的临界温度值并建立相应的模型，对曲线拟合方程进行分析。【结果】研究结果显示，煤样粒径越小，与O2接触更充分，氧化反应更容易发生，产生气体的时间较早且浓度随温度上升的速率较快，可以通过生成指标气体温度来预测煤自燃氧化阶段。【结论】该研究成果对煤自燃防治工作具有一定指导意义，在煤矿安全生产具有重要的应用价值，有助于制定针对性的防灭火措施，降低煤炭自然发火的风险。
煤矿用脉冲振荡喷嘴研究与应用
陈学雷;脉冲振荡喷嘴不同于以往的传统喷嘴，是一种创新型喷嘴，其内部结构参数对于喷嘴的雾化性能影响较大。【目的及方法】为了进一步研究该喷嘴内部的湍流效应和雾化效率，利用COMSOL流体仿真软件对脉冲振荡喷嘴的内部射流嘴长度、长径比及喷嘴入射口直径进行了分析和模拟仿真。【结果及结论】仿真结果表明，得益于脉冲振荡喷嘴独特的结构，喷嘴的内部能够自发形成湍流漩涡，形成的漩涡可以使得喷嘴中的流体进一步破碎，从而有效增强喷嘴的雾化效果。经过实验显示，当射流嘴长度为2 mm雾化效果达到最佳，并且在继续增加射流嘴长度的时候，喷嘴内部的流体速度呈现下降的趋势；选择三组长径比进行仿真实验，结果显示，随着长径比增大，喷嘴内部的流体动能持续增加。此外，入射口直径对喷嘴内部的流体速度和出口速度均有显著影响，直径过大时雾化效果会下降。实验结果显示，当入射口直径在8～10 mm之间时，此刻喷嘴中的流体速度较大，喷嘴的雾化性能较好。
基于有限元分析的注热水开采对煤矿瓦斯抽采效率影响研究
赵宗剑;回春伟;【目的及方法】研究通过实验与数值模拟相结合的方法，探究高温热驱动技术对煤层气解吸及抽采效果的影响。以沁水煤田无烟煤为研究对象，开展不同温度梯度下瓦斯解吸实验。【结果】结果表明，温度升高可显著提升瓦斯解吸速率及总量，140℃时累积解吸量较30℃基准提高226.4%。基于热-流-固耦合理论构建煤层注热数值模型，模拟分析注热水参数对温度场、压力场及抽采效率的影响规律，研究发现，注热温度是主导因素，80℃时热影响半径与工程经济性达到最优平衡；注热压力对温度场影响有限，2 MPa即可满足需求；注热孔径增大可提升热传导面积，105 mm为综合施工效率与抽采效果的最佳选择。优化参数组合（80℃、105 mm、2 MPa）计算得到，注热抽采30d的瓦斯累计产量达常规抽采的7.24倍。【结论】研究证实了高温热水注热技术可有效增强煤层气解吸与运移，为低渗透煤层瓦斯高效治理提供了理论依据与技术路径。
考虑时效损伤的变系数分数阶蠕变本构模型研究
李汉明;赵荣斌;周云帅;岩石蠕变模型是研究和预测岩石蠕变行为的重要依据，对工程安全和长期稳定性具有重要影响。分数阶蠕变模型凭借参数少、灵活度高的特点具有显著优势。【目的及方法】以晋城胡底煤矿轨道大巷的砂岩为研究背景，引入分数阶黏壶代替传统的牛顿黏壶，考虑岩石蠕变过程中时效损伤效应，建立了岩石分数阶蠕变损伤本构模型，并将一维蠕变模型扩展到三维模型。【结果及结论】通过砂岩的三轴蠕变试验数据验证模型的准确性，发现该模型可以准确描述砂岩蠕变的三个阶段的特性，从而为砂岩蠕变特性提供参考。
酸性饱水环境下煤岩试样的蠕变行为及尺寸效应
张金龙;【目的】煤岩体作为多相复杂的非均质材料，其内部孔隙和裂隙对力学特性影响显著，特别是在水-岩相互作用和酸性环境下的蠕变行为中表现出明显的强度劣化特征，为研究相关内容，【方法】本研究通过对不同层理角度（0°、30°、60°、90°）及不同高宽比（1、1.5、2、2.5）的煤岩试样进行酸性饱水处理与蠕变力学试验，结合数字图像相关（DIC）技术分析其应变场演化与破坏机制。【结果】结果表明，酸性饱水时间和高宽比显著降低煤样强度，增强其变形特性；层理角度影响煤样的蠕变破坏模式，裂纹扩展路径因晶粒分布和层理特性而呈现复杂的非线性发展规律。应变场的不均匀分布揭示了煤样在蠕变加载过程中的裂纹扩展和聚结行为。【结论】研究表明，条带煤柱设计需充分考虑高宽比及酸性环境的影响，以保障煤矿开采的安全性和稳定性。
期刊信息
期刊名称：陕西煤炭
创办日期：1982年
主管部门：陕西省国资委
主办单位：陕西煤业化工集团;陕西省煤炭工业协会
刊期：月刊
电话：029-82210219 18165302958
Email: sxmtzz@vip.163.com
国内统一刊号（CN）：61-1382/TD
国际统一刊号（ISSN）：1671-749X
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