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2021封面文章（《煤矿安全》）

来源：《煤矿安全》

《煤矿安全》（月刊）创刊于1970年，由煤科集团沈阳研究院有限公司主管主办。封面文章涵盖了煤矿安全方面的试验研究、技术创新、设计开发、应用实践、分析探讨、监察管理等。

行业视野: 封面文章
类别; 238个
关键词; 242位
专家; 50篇
论文; 14304IP
点击量; 7212次
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煤体破碎过程中分形特征与能量耗散规律研究

作者(Author)：王宁, 李树刚, 王世斌, 张天军, 郭毅

摘要：利用DDL600电子万能试验机和自主研发的破碎岩石压实装置,采用分级加载方式对不同相对湿度下的级配破碎煤样进行单轴侧限压缩试验,通过筛分和称重各粒径煤样计算出粒度分形维数,分析各级轴向应力下破碎煤样的粒径分布特征,并根据能量耗散模型计算出破碎能量耗散率,探究加载过程中破碎煤样的能量耗散率规律。结果表明:煤样破碎过程中分形维数与加载应力满足对数关系,初始级配对分形维数变化的影响随加载应力的增大而减小,且相对湿度的增加会降低分形维数;相对湿度通过减少破碎发生而减小了煤样的能量耗散,其能量耗散率的变化区间为30%～42%;煤样的能量耗散率随分形维数呈先增大后减小的趋势,且湿度越大能量耗散率到达峰值时的分形维数越小,能耗率变化越突出。

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煤矿安全

2021年第04期

200

112
综采工作面呼吸性粉尘浓度分布规律及其与湍流强度关系的数值模拟研究

作者(Author)：向晓刚, 孙少伟, 赵美成, 邓小良, 李鹏, 徐锐, 安世岗, 江丙友, 祝文军, 余国锋, 任波

摘要：利用流体动力学软件FLUENT,采用离散相与连续相双向耦合的方法对神东哈拉沟煤矿22410综采工作面的呼吸性粉尘的浓度分布及运动规律进行了3D数值模拟。结果表明:割煤机产生的呼吸性粉尘浓度峰值逐渐由靠近煤层侧向液压支柱侧偏移,导致液压支柱侧的粉尘浓度增加;同时发现割煤机侧的呼吸性粉尘粒径越小越容易扩散到液压支柱侧;对呼吸性粉尘的浓度分布与湍流强度的关系分析后发现,综采面巷道中的流场湍流强度呈准周期性、强弱交替变化,割煤机侧与液压支柱侧湍流强度刚好互补;在割煤机侧,呼吸性粉尘浓度越大,湍流强度相对越小,风速相对较大;在液压支柱侧,湍流强度越大,粉尘浓度越大,与割煤机侧相反。

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煤矿安全

2021年第04期

230

149
不同氧浓度下煤体低温氧化过程中物化参数变化规律研究

作者(Author)：杨德金, 杨胜强, 季广瑞, 赵建明, 王吉斌

摘要：为了探究矿井采空区不同氧浓度对煤低温氧化过程的微观特性影响规律,进行煤体在不同氧浓度下的低温氧化实验,通过BEL-MAX型全自动比表面/孔隙分析和蒸汽吸附仪及电子自旋共振波谱仪（ESR）,得到不同氧浓度下煤体低温氧化过程中孔隙分布变化特征及自由基变化规律。实验表明:随着氧浓度及氧化温度增加,水分、挥发分、BET比表面积及自由基浓度呈阶段性变化,130℃之后,煤氧复合速度加快,水分及挥发分的不断降低使得煤体孔隙的发育,增加了氧与煤的活性表面接触面积,激活原本不活泼的原生自由基,参与反应并生成更多新的自由基,在200℃的升温区间内自由基浓度（21%）最大上升了12.77×1017/g。

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煤矿安全

2021年第04期

205

121
骨料灌注法封堵过水巷道的接顶溃坝机制研究

作者(Author)：牟林

摘要：煤矿突水截流堵巷过程中骨料灌注的"接顶-溃坝"机制一直缺乏直观有效的研究手段,通过建立CFD-EDEM两相流耦合计算模型,分别在静水和动水条件下进行了单孔连续灌注试验,从堆积形态上验证了细骨料更适用于搬运和铺底过程。通过多孔灌注试验模拟了骨料的接顶过程,结果表明:流量小时钻孔之间会残留大量未充填区域,大流量条件下骨料会发生水平生长直至孔间接龙,接顶区逆势向上游生长最后全段接顶。引入颗粒拱概念分析了骨料随机接顶的力学机制,提出了骨架的剪切失稳模型,通过管涌概念解释了堆积体的渗透失稳机制以及溃坝过程中骨料的运移形式。结合工程数据验证了静水截流和动水截流在工程投入和施工难度上的差异性,指出动水截流需要经历多次溃坝、反复灌注才能最终成功截流。

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煤矿安全

2021年第04期

183

143
注浆对粗糙裂隙煤岩体应力场的影响分析

作者(Author)：张嘉凡, 覃祥瑞, 刘洋, 张慧梅, 徐荣平

摘要：为研究注浆过程中粗糙裂隙煤岩体应力场的分布规律,采用随机中点位移法构建了二维粗糙裂隙剖面,通过COMSOL软件建立了煤岩体裂隙注浆流-固耦合数值模型,模拟了注浆过程中裂隙煤岩体的应力场,分析了裂隙剖面粗糙度及注浆速率对煤岩体应力场的影响。结果表明:注浆过程中煤岩体应力场的分布形态取决于裂隙剖面的粗糙程度,在剖面凹陷区域应力值较大,而在凸起区域则较小;裂隙剖面越粗糙,煤岩体应力场分布越复杂,局部区域应力集中越显著;同时,注浆速率也影响着煤岩体应力场,但仅对应力值大小产生影响,注浆速率与煤岩体应力值呈线性关系,且注浆速率对裂隙剖面凹陷处应力值的影响更大;随着裂隙剖面粗糙度的增大,煤岩体应力场受注浆速率的影响逐渐降低。

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煤矿安全

2021年第10期

196

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采煤工作面顺层钻孔分段水力压裂增渗试验

作者(Author)：姚壮壮, 林府进, 武文宾, 江万刚, 颜文学, 杨亮

摘要：低透气性突出煤层顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯具有工程量大,抽采效率低等特点,为此,采用顺煤层分段水力压裂实现煤储层增透。寺家庄矿15#煤层属于低透气性突出煤层,在15301工作面开展了顺煤层分段水力压裂强化抽采试验,利用自主研发的拖动式双封隔器分段封孔装备及工艺,满足压裂孔稳定、快速封隔,可实现全孔段分三段及以上逐级开展压裂。对比压裂区和非压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果,压裂区平均浓度为35.1%,非压裂区为6.0%,压裂区浓度是非压裂区的5.9倍;压裂区百孔纯量为3.6m3/min,非压裂区为0.3m3/min,压裂区百孔纯量是非压裂区的11.2倍。

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煤矿安全

2021年第03期

255

168
水力压裂裂缝内支撑剂颗粒空隙率分布的形成机制

作者(Author)：关舒文, 胡胜勇, 张惜图, 冯国瑞, 李国富, 陈云波

摘要：为了解水力压裂裂缝内支撑剂颗粒空隙率的演变,采用数值模拟方法模拟了裂缝内支撑剂颗粒在不同应力下的压缩过程,通过研究裂缝内支撑剂的接触力及配位数分布揭示了其空隙率分布的形成机制。结果表明:裂缝内支撑剂颗粒空隙率自下而上呈缓减小-急减小-缓减小-急增大-缓增大的分布趋势;将其分为底层、中层和顶层3个层位,相同应力状态下,底层支撑剂间接触力最弱为应力衰减区,平均配位数最小,空隙率最大;中层支撑剂间接触力最强为应力承受区,颗粒向下传递力的能力最弱,平均配位数最大,空隙率最小;顶层颗粒向下传递能力最强为应力传递区,支撑剂间接触力较弱,平均配位数和空隙率介于应力承受区和应力衰减区之间。

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煤矿安全

2021年第03期

419

253
孔隙压力和温度对煤岩中氮气渗流影响的实验研究

作者(Author)：姚冠霖, 唐明云, 郑鹏先, 段三壮, 张海路

摘要：为了探讨孔隙压力和温度对氮气在煤岩中渗流特性的影响,在恒定有效应力的基础上,利用自主研发的煤岩渗透率实验装置,分别进行了不同孔隙压力和温度下的渗流实验。结果表明:在恒定有效应力下,渗透率与孔隙压力和温度均呈负幂指数关系,煤岩渗透率均随着温度或者孔隙压力的升高先快速降低后逐渐平缓,分别得到实验煤岩孔隙压力和温度对煤岩氮气渗透作用的临界值,并拟合得到渗透率与温度和孔隙压力之间的关系。

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煤矿安全

2021年第03期

253

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