摘要：为实时监测煤矿回采巷道中锚杆的安全状态,评估锚杆支护结构的安全稳定性。基于现场实际使用的常规支护锚杆,设计选取FBG传感器和介质材料,通过锚杆拉伸和FBG温度试验,研究FBG锚杆的应变传递机理,分析FBG传感器在不同基体材料下的应力-应变曲线和温度-波长变化曲线,表明所研制的FBG锚杆通过FBG传感器中心波长的变化真实地反映出锚杆应力状态。现场试验中将FBG锚杆布置在回采巷道正负巷帮,结果表明FBG锚杆准确记录了轴力变化,展现了正、负巷帮锚杆各个位置的轴力变化规律,为回采巷道锚杆支护进行实时监测并评估锚杆安全状态提供了技术支持。

摘要：井下风速和风压的波动通常被认为是由外部扰动引起的,但是,即使在实验室条件下对可能的外部扰动给予充分的控制,风速和风压的示值仍始终呈现不规则的波动,即测不准现象。对此,从湍流角度出发对这一现象的产生机理进行了研究。利用激光多普勒测速仪和数字式微压差计测量了中低风速下巷道模型风速和静压的时间序列。结果显示,在无外部扰动的均直光滑巷道内,风速和压力依然存在波动,其大小和方向均发生剧烈变化,总体上呈现出在一平均值附近的随机脉动;当平均风速和平均压力分别为2.57 m/s和17.1 Pa时,风速和压力的最大脉动幅度分别达到了1.19 m/s和4.9 Pa。风速和压力的脉动信号服从正态分布,平均脉动幅度分别与速度和速度平方成正比,但测不准现象与风速大小关系不大仅受湍流强度影响。实验表明,即使在无外部扰动的条件下,井下风速和风压也是测不准的,测不准的本质是井下湍流随机脉动特性所致。而湍流具有规则的统计平均结果,是可以精准测量的。为了获得井下风流的精准参数,风速及风压等测试仪器应基于湍流的统计平均特性来设计研发。

摘要：由于多分支水平井是复杂结构井,采用常规数值模拟方法和应用数学解析无法精准描述地下煤层气的渗流规律,为了更为直观地观察在复杂条件下煤层气的流动情况,基于多孔介质学理论,设计并搭建水电模拟试验平台,全面研究了分支数、分支长度、分支角度等井眼结构参数对煤层气压力分布规律、总产能和单位长度产能的影响,分析并验证多分支水平井之间是否存在支间干扰现象。结果表明:井眼结构参数对煤层气压力曲线的影响主要包括煤层气压力分布随着分支数量增加和分支长度的增加,在同等坐标点所对应的等压线数值不断变小,整体呈现出等压线变稀疏,即随着分支数的增加,煤层气压力曲线的形变幅度增大,抽采范围也随之增大;分支角度在30°、45°和60°情况下,对煤层气压力曲线的影响的形变幅度以45°支间角度最明显;煤层气压力曲线受分支的指端效应影响较大。对称多分支水平井分支井间存在支间干扰现象,控制支间干扰现象的关键是通过调整综合形态参数,合理控制分支数量、分支长度和分支角度关系,三者间的优化级为分支数>分支长度>分支角度;当试验参数为4分支数、200 mm分支长度、45°分支角度时,井眼结构参数可最大程度控制支间干扰现象,使煤层气生产效率和生产成本达到最佳状态。

摘要：为预测煤尘爆炸能量,基于量纲分析理论建立煤尘爆炸能量预测模型。选取爆炸能量E、空气密度ρ和大气压强p的量纲为导出量纲。根据量纲分析Π定理得出含有待定参数!的具有普适性的能量预测模型。通过小型煤尘爆炸性实验设计,测定10次爆炸最长火焰长度平均值l_0、10次最长火焰长度出现时间平均值t_0与该小型煤尘爆炸中释放能量E_0,确定模型中参数!为0.467。对模型变量t、E、l的函数关系进行合理性检验。通过实测的15组不同时刻的火焰长度进行模型变量t、l幂指关系检验。检验结果表明:量纲选取完备,预测模型科学合理。

摘要：针对火灾时期矿井巷道通风热阻力计算问题,对风流温度-密度变化的通风巷道,推导出一种规范表达计算式。指出从广义的通风原理上,火灾时期的风流(热)阻力仍然包括摩擦阻力和局部阻力,同时还包括火燃烟气这一外来风源的附加阻力。新公式将通风阻力计算按巷道与流体"固-流双质"特性来表达,引入巷道几何风阻的概念,几何风阻是指巷道本身的阻力特性,与流体无关,它包括摩擦风阻和局部风阻两部分。从概念上,新公式对热阻力的本质有明确的辨析,在计算和分析上避免了容易出现的错误,由此推导出高温烟流通风阻力与火灾温度成正比。为了验证这一热流阻力效应,设计了一个实验管道装置,实验测定了热阻力随温度的变化,实验结果与理论推导结论相吻合。利用该实验装置还成功分离出了外源烟气流的附加阻力,实验结果表明,外源阻力完全是燃烧过程的物理映像,给出了有火灾外源气体参与热阻力贡献的实用算法。

摘要：为揭示硫化矿石堆自热过程的突变特性,提出一种基于实测温度数据研究矿石堆复杂度的新方法。以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆动态自热过程。在对近似熵方法检测动力学结构突变的有效性进行验证后,应用小波技术与近似熵方法对自热过程中矿石堆的复杂度进行定量分析。研究结果表明：矿石堆近似熵在0.61~0.90之间,随着深度的增大,矿石堆复杂度呈先增大后减小的趋势;局部区域的自热过程产生了明显突变,突变温度介于117.6~121.2℃之间;矿石堆复杂度变化趋势可分为3个阶段：相对平稳阶段、逐渐增大阶段和逐渐减小阶段。在复杂度逐渐增大阶段,矿石堆局部区域产生了明显自热。

摘要：为了进一步探究瓦斯爆炸冲击波火焰波的传播特性,在自行设计并搭建的复杂管网中进行瓦斯爆炸实验。实验中利用高精度压力传感器和温度传感器收集压力变化和温度峰值数据;使用火焰传感器采集爆炸过程中出现的火焰波信号,根据理论公式计算得出火焰波传播速度;利用Origin软件对实验数据进行综合处理,研究复杂管网中瓦斯爆炸时的冲击波、火焰波传播特性。结果表明:管道内各测点最大压力峰值为0.599 MPa,最小压力峰值为0.297 MPa,管道内火焰波速度峰值为214.04 m/s,在管道L_(4)上速度值降低为0 m/s,各测点温度峰值最大值为1837 K,最小值为1521 K。随着爆炸冲击波与火焰波在复杂管网内的传播距离不断增大,压力衰减趋势和速度突变趋势更为显著。

摘要：为研究煤吸附CO2在多因素耦合作用下体积的影响因素,采用HCA高压容量法测定不同条件煤样对CO2吸附量影响,并计算Langmuir体积,分析温度、粒径、含水率3种因素耦合影响煤对CO2吸附程度,通过Design Expert软件设计Box Behnken试验,构建煤吸附CO2的Langmuir体积二次回归响应曲面模型。结果表明:吸附量随温度、粒径增加而减小,随含水率升高呈先减小后稳定的趋势;影响因素中温度、粒径、含水率各单因素均为显著影响;多因素作用时影响程度大小依次为:粒径和含水率>温度和粒径>温度和含水率,温度和粒径、粒径和含水率之间交互作用显著,温度和含水率之间交互作用不显著。

摘要：为研究多因素耦合对CO2驱替CH4置换效率的影响,选取潞安集团常村煤矿煤样,利用自主研发物理模拟试验平台测定置换效率,并采用Design Expert软件设计Box-Behnken试验,构建置换效率在三因素、三水平条件下的二次回归响应曲面模型,分析了煤体含水率、注气压强及注入温度三因素耦合对置换效率的影响。结果表明:置换效率随注气压强和注入温度增大而增大,随含水率增大而减小;对置换效率影响程度为含水率>注气压强>注入温度;二次项影响程度为注气压强和注入温度>注入温度和含水率>注气压强和含水率,且注气压强和注入温度间存在交互作用,注气压强和含水率、注入温度和含水率之间无交互作用。

摘要：为有效解决红庙矿5-2S低透自燃煤层综放采空区瓦斯与火共治过程中顾此失彼的难题,提出通过数值模拟手段构建采空区在上隅角埋管抽采与注氮防灭火下的物理模型,选取瓦斯抽采量、注氮量、配风量为试验因素,以采空区氧化带最大宽度为试验指标,基于Box-Behnken设计三因素三水平试验,应用COMSOL软件进行了试验,并建立了二次回归模型,得到了最优化的工艺技术参数.研究结果表明:二次回归模型显著,模型失拟度不显著,两因素之间不存在交互作用,当抽采量85 m3/h,注氮量370 m3/h,配风量800 m3/min,即为最佳的瓦斯与火共同治理的工艺参数,并应用其指导现场实践.