真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用 被引量：18

1

作者 李文鑫 王刚 +3 位作者 杜文州 王鹏飞 陈金华 孙文斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2109-2118,共10页

为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,... 为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,采用的试件尺寸为200 mm×100 mm×100 mm,可施加的最大轴压(σ1)为70 MPa、最大侧压(σ2)为35 MPa、最大侧压(σ3)为10 MPa、最大瓦斯压力为6 MPa。该装置具有以下特点:(1)σ1、σ2采用刚性压头加载,σ3采用柔性加载,三向应力分别独立加载;(2)设计了刚柔性压头及传压滑杆,使得σ1与σ2方向压头在同时加载过程中互不干扰;(3)通过伺服液压系统控制加载功能,使得装置性能稳定,应力与位移加载精确,易于控制;(4)气体渗流系统采用蜂窝孔对试件进行面通气,确保试件进气端瓦斯压力均匀分布;(5)采用多种高精度传感器进行监测,实时记录煤体所受应力值、变形量及瓦斯渗流量。用两种不同应力路径下的渗流试验对该系统准确性和可靠性进行了验证,结果表明,该装置性能稳定可靠。该装置可用于揭示煤与瓦斯在三向应力条件下的耦合作用机制,为防治瓦斯灾害及研究瓦斯抽采提供了可靠的试验基础。 展开更多

关键词 采矿工程 气-固耦合 真三轴 三向应力 瓦斯渗流

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煤与瓦斯突出能量条件及突出强度影响因素分析 被引量：21

2

作者 王刚 武猛猛 +2 位作者 程卫民 陈金华 杜文州 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2974-2982,共9页

针对煤与瓦斯突出机制尚不明确的问题,在前人研究的基础上对煤与瓦斯突出强度的影响因素做进一步分析。通过三维突出模型的构建和不规则突出孔洞体积的求解,得出了突出煤体释放的弹性势能,结合突出过程中瓦斯内能和突出后能量的分析,得... 针对煤与瓦斯突出机制尚不明确的问题,在前人研究的基础上对煤与瓦斯突出强度的影响因素做进一步分析。通过三维突出模型的构建和不规则突出孔洞体积的求解,得出了突出煤体释放的弹性势能,结合突出过程中瓦斯内能和突出后能量的分析,得到煤与瓦斯突出发生的能量条件模型与突出强度预测模型。在统计10次瓦斯突出事故的基础上,运用能量条件模型与强度预测模型进行计算分析,得出突出前、后能量基本相等,突出强度预测值与统计值相差无几的结论,从而验证了该模型的合理性,为从能量角度进行煤与瓦斯突出的研究提供了量化手段。利用该能量条件模型进行了中梁山煤矿和化处煤矿突出实例的突出强度影响因素分析,结果表明,煤层的地应力和瓦斯含量是突出强度的主要影响因素,坚固性系数和进尺对突出强度的影响程度相对较小;突出强度对瓦斯含量变化的敏感度大于对地应力变化的敏感度。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 能量条件 突出强度 影响因素

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变轴压加载煤体变形破坏及瓦斯渗流试验研究 被引量：8

3

作者 王刚 李文鑫 +3 位作者 杜文州 王海洋 王鹏飞 孙文斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期175-182,共8页

为探究煤岩在变轴压加载下的变形破坏和瓦斯渗流演化规律,以原煤煤粉压制的煤体试件为研究对象,采用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验系统,进行了5种不同轴压加载路径下的煤体三轴压缩及瓦斯渗流试验。研究结果表明,煤体变形可分为... 为探究煤岩在变轴压加载下的变形破坏和瓦斯渗流演化规律,以原煤煤粉压制的煤体试件为研究对象,采用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验系统,进行了5种不同轴压加载路径下的煤体三轴压缩及瓦斯渗流试验。研究结果表明,煤体变形可分为压密、稳定发展、非稳定破裂发展和破裂后4个阶段;压密阶段试件的应变变化速率主要与张开性结构面和裂隙有关,与轴压加载区间无关,稳定发展阶段虽然轴压加载速率不同,但在相同的轴压加载区间,轴向应变变化速率基本相同;变轴压加载前期煤体渗透率与轴压的加载速率呈负相关变化,中后期渗透率变化速率与轴压加载速率相关性不大。研究结论对指导冲击地压以及煤与瓦斯突出的监测预警有着重要意义。 展开更多

关键词 变轴压 应变 变形 瓦斯渗流 渗透率

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基于颗粒流理论的煤与瓦斯突出数值模拟研究 被引量：10

4

作者 王锐 修毓 +2 位作者 王刚 武猛猛 杜文州 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第4期52-61,共10页

针对煤与瓦斯突出机理的复杂性,基于颗粒流离散元理论,利用PFC3D(particle flow code)软件对煤体进行340组单轴压缩及巴西劈裂试验,建立了煤体宏观参数与颗粒流数值模拟所需细观参数之间的关系。基于寺河矿煤样单轴压缩和抗拉物理实验... 针对煤与瓦斯突出机理的复杂性,基于颗粒流离散元理论,利用PFC3D(particle flow code)软件对煤体进行340组单轴压缩及巴西劈裂试验,建立了煤体宏观参数与颗粒流数值模拟所需细观参数之间的关系。基于寺河矿煤样单轴压缩和抗拉物理实验的实测宏观参数,推算出模拟煤与瓦斯突出所需的细观参数。在PFC3D流固耦合理论的基础上,利用PFC模拟软件进行了煤与瓦斯突出的数值模拟,再现了煤体的堆积过程。研究表明:在突出准备阶段,煤壁深部瓦斯压力较高,突出孔洞附近瓦斯压力梯度较高;发动及发展阶段,平衡状态被破坏,形成口小腔大的突出孔洞,破坏范围由巷道高度的中间位置向顶底板处扩展;在突出过程中,工作面前方煤体靠近煤壁的暴露面处的最大主应力向量逐渐偏离垂直方向,且应力向量连线形成一个凸向煤壁深部的圆弧。 展开更多

关键词 颗粒流 煤与瓦斯突出 PFC3D 宏-细观参数

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孔庄煤矿胶带巷火灾预警与控制系统设计 被引量：5

5

作者 颜国强 黄启铭 +1 位作者 杜文州 赵勇 《煤炭工程》 北大核心 2015年第3期20-22,25,共4页

为了防止胶带巷火灾对煤矿生产系统和工人生命安全造成影响,针对孔庄煤矿胶带巷的现状,进行了胶带巷火灾预警与控制系统的设计,使CO、烟雾传感器能够及时地监测到灾变,并通过控制自动风门有效地控制巷道内风流流动,防止灾情蔓延,同时报... 为了防止胶带巷火灾对煤矿生产系统和工人生命安全造成影响,针对孔庄煤矿胶带巷的现状,进行了胶带巷火灾预警与控制系统的设计,使CO、烟雾传感器能够及时地监测到灾变,并通过控制自动风门有效地控制巷道内风流流动,防止灾情蔓延,同时报警器提醒人员及时撤离,为下一步抢险救灾工作提供有利条件。最后,通过胶带巷的火灾事故抢险救援演练,验证了矿井胶带巷火灾预警与控制系统的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 胶带巷 火灾预警 烟雾传感器 自动风门 控制系统 火灾演练

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高校导师与研究生关系研究

6

作者 倪冠华 聂文 +1 位作者 孙彪 杜文州 《中文科技期刊数据库（全文版）教育科学》 2023年第12期26-29,共4页

全国研究生教育会议的召开揭示着研究生教育发展的新局面,高校高质量发展过程中“导师-学生”协作关系是教育当中的关键一环。在协作关系中,目前存在导师与学生缺乏沟通交流、学生仅仅是为了完成导师任务、个人缺乏理性思考和创造性思... 全国研究生教育会议的召开揭示着研究生教育发展的新局面,高校高质量发展过程中“导师-学生”协作关系是教育当中的关键一环。在协作关系中,目前存在导师与学生缺乏沟通交流、学生仅仅是为了完成导师任务、个人缺乏理性思考和创造性思维的问题。因此,文章针对导师与研究生在学习和工作过程中的协作关系进行讨论,以促进研究生在教育工作中增进与研究生导师的合作,改变以往的单一协作模式,从资源、技术、配合和信息等四个方面提出新型导师-学生协作关系,有利于导师在科研中更多地与学生沟通,共同完成科技创新发展,有利于学生与老师的交流中,加深对研究方向的理解,激发学生的科研创造性。论文研究成果将有助于我国研究生教育由高速发展向高质量发展转变、由持续改革向全面体制改革转变、由不断开放向更加自信开放转变。 展开更多

关键词 高质量发展 协作关系 研究生

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基于多组分热解气体的炭化可燃物燃烧模拟 被引量：6

7

作者 丁彦铭 张雪婷 +3 位作者 杜文州 张延松 王昌建 陆守香 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期155-163,共9页

为弥补现有火灾数值模拟在热解气体和气固边界耦合方面的不足,将真实燃烧往往包含的多组分热解气体直接应用于炭化可燃物燃烧模拟过程,提高数值模拟的预测精度。首先,针对多组分热解气体更新热解模型、燃烧模型、烟模型、边界条件等;然... 为弥补现有火灾数值模拟在热解气体和气固边界耦合方面的不足,将真实燃烧往往包含的多组分热解气体直接应用于炭化可燃物燃烧模拟过程,提高数值模拟的预测精度。首先,针对多组分热解气体更新热解模型、燃烧模型、烟模型、边界条件等;然后,基于OpenFOAM平台建立新的求解器—multiFireFOAM进行数值模拟,并通过热重、红外光谱、火蔓延仪(FPA)、锥形量热仪等仪器进行试验,从而提供必要的模拟输入参数和验证数据。结果表明:新建求解器的模拟结果与试验数据取得较好的一致性;对比基于多组分和单组分热解气体的锥形量热仪模拟结果,虽然多组分比单组分多用时3%,但质量损失速率和热释放速率模拟精确度显著提升。 展开更多

关键词 多组分热解气体 炭化可燃物 固体燃烧 锥形量热仪 数值模拟

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基于采空区流场的遗煤自燃危险区域判定及复合惰化技术研究 被引量：12

8

作者 牛阔 杜文州 +1 位作者 王厚旺 张延松 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第1期23-27,共5页

采空区遗煤自燃火灾是影响煤炭生产安全的主要灾害之一。基于Fluent数值模拟技术,构建采空区三维物理模型,模拟研究了采空区流场立体分布规律,并以O2体积分数为判别指标划分了采空区遗煤自燃危险区域;通过分析采空区遗煤空间分布规律及... 采空区遗煤自燃火灾是影响煤炭生产安全的主要灾害之一。基于Fluent数值模拟技术,构建采空区三维物理模型,模拟研究了采空区流场立体分布规律,并以O2体积分数为判别指标划分了采空区遗煤自燃危险区域;通过分析采空区遗煤空间分布规律及不同惰性气体的惰化特性,提出了综放工作面采空区复合惰化技术,即高位压注CO2和低位压注N2,并与单一气体惰化技术进行了对比研究。结果表明:复合惰化技术相较于单一气体惰化技术有着更好的防灭火效果;在工程应用中,各监测点CO体积分数在短时间内均降低到2.4×10^-5以下,压注惰气期间防灭火效果良好。 展开更多

关键词 综放工作面 采空区 遗煤自燃 危险区域判定 复合惰化技术 数值模拟

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赵楼煤矿通风阻力测定及分析 被引量：5

9

作者 王保齐 杜文州 刘林胜 《山东煤炭科技》 2013年第3期232-233,共2页

矿井通风阻力测定是煤矿通风管理工作的重要组成部分,它通过测定井巷始末断面的风流参数,依据能量方程计算井巷的通风阻力。为了掌握赵楼煤矿通风系统阻力分布情况,为下一步通风系统优化工作提供数据基础,选择两条主测路线和两条辅测路... 矿井通风阻力测定是煤矿通风管理工作的重要组成部分,它通过测定井巷始末断面的风流参数,依据能量方程计算井巷的通风阻力。为了掌握赵楼煤矿通风系统阻力分布情况,为下一步通风系统优化工作提供数据基础,选择两条主测路线和两条辅测路线,采用精密气压计逐点法对赵楼煤矿进行了阻力测定。计算结果表明:进回风路段通风阻力比例较高,主要原因是进回风巷部分路段杂物堆积严重,且回风段风量过于集中,风速超限,风阻较大;矿井等积孔为6.13 m2。 展开更多

关键词 赵楼煤矿 通风系统 阻力测定 等积孔

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赵楼煤矿通风系统优化 被引量：2

10

作者 王保齐 杜文州 《煤矿现代化》 2013年第4期97-99,共3页

针对赵楼煤矿通风系统存在的南部回风大巷和第一集中回风下山风速超限、风阻过大以及未来采区长距离供风的问题,在通风阻力以及其他通风系统基本参数测定的基础上,根据赵楼煤矿接续计划将通风优化时期划分为现阶段、中期和远期三个时段... 针对赵楼煤矿通风系统存在的南部回风大巷和第一集中回风下山风速超限、风阻过大以及未来采区长距离供风的问题,在通风阻力以及其他通风系统基本参数测定的基础上,根据赵楼煤矿接续计划将通风优化时期划分为现阶段、中期和远期三个时段,针对不同时期提出不同方案,并从安全可靠性、整体性、经济性角度对优化方案进行了分析比较,最终通过网络解算优选出最佳方案。 展开更多

关键词 通风系统 阶段划分 优化方案 网络解算

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二氧化碳-氮气协同防控采空区燃爆技术 被引量：8

11

作者 张延松 杜文州 +1 位作者 王依磊 孟祥豹 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第7期52-54,61,共4页

煤矿瓦斯与自燃危害同时存在,很容易发生采空区遗煤自燃引爆瓦斯事故。基于CO_2和N_2的理化性质,主要考虑其密度差异及吸附解吸特性,提出了高位压注CO_2和低位压注N_2从而形成采空区遗煤包裹层的技术,该技术要点为:高位钻孔抽放瓦斯后... 煤矿瓦斯与自燃危害同时存在,很容易发生采空区遗煤自燃引爆瓦斯事故。基于CO_2和N_2的理化性质,主要考虑其密度差异及吸附解吸特性,提出了高位压注CO_2和低位压注N_2从而形成采空区遗煤包裹层的技术,该技术要点为:高位钻孔抽放瓦斯后改为注气钻孔,将二氧化碳通过钻孔压注自流到采空区并吸附在遗煤内;在进风隅角埋管向采空区低位注送氮气,为了提高氮气的扩散效果,在回风隅角埋管抽放瓦斯。技术在唐口煤矿6307工作面应用后,解决了煤矿瓦斯与火灾治理顾此失彼的问题。 展开更多

关键词 二氧化碳 氮气 惰气包裹层 瓦斯治理 防灭火 燃爆

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煤矿矸石山自燃火区判定技术 被引量：4

12

作者 杜文州 孙路路 +1 位作者 颜国强 黄启铭 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第1期57-60,共4页

在结点红外测温基础上应用改进谢别德插值法,并借助计算机软件对矸石山地表温度进行计算分析,得出地表高温区域分布;以煤矸石自燃标志性气体浓度为指标,利用多参数气体检测仪对地表高浓度区域进行判定;最后采用"先疏后密"的... 在结点红外测温基础上应用改进谢别德插值法,并借助计算机软件对矸石山地表温度进行计算分析,得出地表高温区域分布;以煤矸石自燃标志性气体浓度为指标,利用多参数气体检测仪对地表高浓度区域进行判定;最后采用"先疏后密"的方式施工探测钻孔,逐步锁定矸石山内部火区,从而形成一套完善的矸石山自燃火区判定技术并应用于山西盂县玉泉煤矿。 展开更多

关键词 煤矿矸石山 火区判定 改进谢别德插值法 地表温度 探测钻孔

原文传递

深井自然风压变化规律及重点影响区域研究 被引量：10

13

作者 黄启铭 杜文州 +2 位作者 颜国强 钟阳 骆伟 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第9期16-19,共4页

为保障深水平矿井自然风压的有效控制和利用,采用现场实测与模拟的方法,以梁宝寺二号井为例,对深井自然风压变化规律进行研究,同时采用定性与定量分析相结合的方法对自然风压重点影响区域进行判定。研究表明:深水平矿井自然风压全年变... 为保障深水平矿井自然风压的有效控制和利用,采用现场实测与模拟的方法,以梁宝寺二号井为例,对深井自然风压变化规律进行研究,同时采用定性与定量分析相结合的方法对自然风压重点影响区域进行判定。研究表明:深水平矿井自然风压全年变化规律形如正弦曲线,且与机械通风作用方向相同,夏季达到最小值,冬季达到最大值;1 d中自然风压值变化不大,对通风系统产生的影响也较小;在自然风压作用的分支风路中,机械动力消耗较小的分支对自然风压的敏感度高,风流稳定性差,自然风压重点影响区域主要分布在以主副井、风井为中心的邻近区域。 展开更多

关键词 深井 自然风压 变化规律 敏感性 影响区域

原文传递

基于Ventsim的采区通风系统优化方案可行性研究

14

作者 王扬旭 杜文州 白书豪 《煤矿现代化》 2025年第3期54-58,63,共6页

传统的通风系统网络解算技术存在不直观、解算程序繁琐等问题,增加了通风系统优化的工作量。以某矿通风系统为例,针对四采区煤流运输系统效率低、新工作面即将贯通及采区需风量增大等情况,提出了一系列通风系统优化方案。通过利用三维... 传统的通风系统网络解算技术存在不直观、解算程序繁琐等问题,增加了通风系统优化的工作量。以某矿通风系统为例,针对四采区煤流运输系统效率低、新工作面即将贯通及采区需风量增大等情况,提出了一系列通风系统优化方案。通过利用三维通风仿真模拟软件(Ventsim)建立全矿井三维模型的方式,对比分析了四采区优化方案实施前后矿井通风系统,特别是采区通风系统的优化效果,确定优化方案能有效解决采区存在的运输和通风问题。 展开更多

关键词 采区通风系统 Ventsim 系统优化 网络解算

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基于NEX-GDDP降尺度数据的山东省干旱时空特征研究

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作者 张延松 曹幸幸 +2 位作者 杜文州 王露瑶 张继斌 《中国水利》 2025年第6期31-37,共7页

为了揭示干旱时空特征和进一步提出应急对策,根据干旱灾害风险预测的重要性,以山东省为研究对象,基于NEX-GDDP高时空分辨率降尺度数据及历史观测数据,研究山东地区2020—2029年和2030—2039年典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5不同情景下典型... 为了揭示干旱时空特征和进一步提出应急对策,根据干旱灾害风险预测的重要性,以山东省为研究对象,基于NEX-GDDP高时空分辨率降尺度数据及历史观测数据,研究山东地区2020—2029年和2030—2039年典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5不同情景下典型干旱灾害(3—10月)时空分布特征。结果表明:2020—2029年和2030—2039年山东地区干旱灾害风险强度呈由东向西升高的空间分布特征。干旱等级较高的季节为春季和秋季;中旱和重旱区域主要集中在西部,滨州市尤其应作为风险防控重点区域。未来一个时期,最长连续无降水日数增减虽然起伏变化,但整体呈现上升趋势。轻旱和中旱虽是山东地区最主要的干旱类型,但发生频率持续增高的中旱及重旱灾害所带来的风险尤其要警惕。基于该结果,提出了山东省干旱灾害应急对策,为日后开展抗旱活动提供理论依据。 展开更多

关键词 NEX-GDDP 干旱 时空特征 应急对策

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