宋东平
- 作品数：40 被引量：296H指数：9
- 供职机构：辽宁工程技术大学安全科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省教育厅基金辽宁省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程理学化学工程更多>>
- 煤层液态CO_2爆破增透促抽瓦斯技术研究被引量：65
- 2015年
- 为增加煤层透气性，提高瓦斯（甲烷）抽采效率，基于损伤力学和空气动力学，研究液态CO2爆破的原理，分析爆破过程中爆破器主管内高压气体的压力时程变化。采用FLAC^3D数值软件，建立煤层液态CO2爆破有限差分本构模型，计算不同地应力下单孔爆破有效影响半径，数值模拟多孔连续爆破。模拟结果表明，单孔爆破有效影响半径随着地应力的增加近线性减小；有控制孔时多孔爆破影响范围明显大于无控制孔时。在井下进行液态CO2爆破工业试验。其结果是，爆破后煤层透气性系数提高17．49～22．76倍，平均瓦斯抽采浓度和混合气体流量分别增加56．4％和42．8％。
- 周西华门金龙宋东平赵海波
- 关键词：瓦斯抽采
- 天池矿102综放孤岛工作面以风治火技术
- 2015年
- 为了防治天池煤矿15#煤层102综放孤岛工作面采空区煤炭自燃发火,基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用流体力学COMSOL计算软件,研究了工作面不同进风量时采空区氧化升温带的变化规律,确定了氧化升温带的范围,得到工作面供风量与氧化升温带宽度的拟合曲线。通过现场实践,研究了加强封堵和均压等以风治火技术对103回风闭墙采空区CO体积分数的影响。研究结果表明,U+I型102工作面采空区自燃发火主要是由采空区漏风引起;氧化升温带宽度随着工作面供风量的增加而增加;均压后,103回风闭墙采空区的CO体积分数由最开始的超过20×10^(-6)降至5×10^(-6)。在102综放孤岛工作面的现场实践表明,运用以风治火技术防治天池煤矿采空区遗煤自燃是可行的,对于类似综放孤岛工作面防止遗煤自燃有一定借鉴意义。
- 周西华聂荣山宋东平白刚刘振岭张树岭
- 关键词：数值模拟采空区漏风
- 以着火活化能变化为指标的优选煤自燃阻化剂研究被引量：28
- 2014年
- 为解决目前煤矿阻化剂防灭火时存在的许多煤矿使用同一种阻化剂但是效果不同、达不到理想效果的问题,采用热重(TG)试验和热解动力学方法,以天池矿102工作面的煤样为例,对煤在3种阻化剂阻化前后进行TG试验。将煤氧化自燃过程分为失水失重、氧化增重和燃烧失重3个阶段,并将煤氧化增重阶段的活化能定义为煤的着火活化能,计算煤样氧化3个阶段的活化能。采用以煤阻化前后的着火活化能的变化为评价指标的阻化剂优选方法,优选出适用于天池煤矿的阻化剂。结果表明:阻化剂主要在煤低温氧化阶段起阻化作用,能使煤的失水活化能和着火活化能显著提高;对燃烧活化能几乎无影响;不同阻化剂对煤氧化3个阶段的活化能影响差异较大。
- 周西华李诚玉李昂何满辉庞丹宋东平齐庆杰
- 关键词：自然发火阻化剂阻化效果
- 液态CO_2相变制冷降温试验研究被引量：3
- 2017年
- 为解决煤矿深井开采过程中的降温问题,提出一种以液态CO_2作为冷源的热害治理新方法,采用自行设计的液态CO_2相变制冷降温装置进行地面试验,研究液态CO_2降温效果及其冷量利用率,以验证该降温方法的有效性。结果表明:试验条件下,液态CO_2注入流量分别为14.722、16.484、19.168和23.146 kg/min时,对应制冷能力依次为89.8、97.2、109.6和128.6 kW,风流温度依次降低6.2、6.8、7.5和8.6℃,含湿量依次减少2.746、3.066 5、3.613 5和4.09 5 g/kg,液态CO_2冷量利用率达到95%以上;当液态CO_2注入量增加到一定程度时,该降温系统的制冷量达到最大;析湿工况下,换热器的析湿系数与入口风流相对湿度成正相关关系。
- 宋东平周西华李景阳白刚
- 关键词：矿井降温
- 不同变质程度煤燃烧特性及动力学参数研究被引量：6
- 2017年
- 为研究煤的变质程度对煤矿火灾时期煤燃烧放热特性的影响,选取6种不同变质程度煤样作为试验样品,采用STA-449C型同步热分析仪进行热重(TG)试验。研究煤样的质量变化、放热量变化规律。通过对TG曲线进行一阶微分得到煤样失重速率(DTG)曲线。利用Freeman-Carrol模型计算各煤样的燃烧反应动力学参数。结果表明:失重率和最大失重速率随着煤样变质程度升高逐渐降低,DTG曲线近似符合Gauss分布;初始放热温度T_(f_0)随着煤样水分含量升高而升高;煤样变质程度升高,特征温度点T_1,T_3,T_(s_1)与T_4呈线性增加,T_(f_0)与T_(s_0)呈线性下降趋势变化;放热量随煤变质程度升高呈指数关系变化,相同温度时,煤样变质程度越高放热量越小;煤化程度越高,综合燃烧特性指数S越大,放热量越大,失水活化能、着火活化能与燃烧活化能均升高。
- 白刚周西华宋东平李雪明
- 关键词：变质程度动力学参数
- 高温矿井主动隔热巷道风流温度变化规律被引量：5
- 2018年
- 为分析矿井巷道布置隔热层的隔热效果,建立了隔热巷道围岩与风流换热的非稳态数学模型,采用异步长隐式差分法求解该数学方程组,编制了模拟主动隔热巷道围岩与风流换热的计算机程序,解算得出主动隔热巷道风流温度的变化规律.研究结果表明:隔热层能够有效减缓围岩向风流散热,有隔热层的巷道风流温度明显降低;随着通风时间和隔热层厚度的增加,风流温度随通风距离变化越缓慢;布置隔热层降低的风流温度值随通风时间增加而呈指数关系减小,与隔热层厚度呈正幂指数关系.
- 周西华宋东平
- 关键词：隔热效果
- 基于响应曲面法的松散煤体导热系数测试与分析被引量：1
- 2018年
- 为研究松散煤体导热系数随其影响因素的变化规律,基于平行热线法和交叉热线法,通过自制的试验装置测得不同粒径、温度和含水率下松散煤体的导热系数,并拟合导热系数与温度、含水率的变化曲线;引入二次响应曲面法,对粒径、温度和含水率做Box-Behnken试验设计,得出影响因素的重要度排序。结果表明:借助试验装置进行试验,能够准确测算松散煤体导热系数,测量误差在3.0%以内,并能同时得到热扩散率与比热容;松散煤体导热系数随粒径的增大而减小,随温度的升高而降低,随含水率的增大而增大;三因素对导热系数一次项重要度排序为含水率 >粒径 >温度,二次项重要度排序为粒径和温度 >粒径和含水率 >含水率和温度,且粒径和温度间存在交互作用,其余无交互作用。
- 周西华童谣宋东平白刚李昂
- 关键词：松散煤体响应曲面法导热系数粒径温度含水率
- 不同变质程度煤自燃特征参数实验研究被引量：7
- 2018年
- 为确定煤自燃及由火灾引发的瓦斯爆炸数值模拟所需的基础参数,利用热重实验研究了4种不同变质程度煤样放热量、质量变化规律,确定了4种煤样低温氧化阶段温度范围.根据热重实验确定的低温氧化阶段,利用管式炉程序升温和色谱仪进行生成气体成分分析实验,得到不同温度下管式炉出口O2、CO、CO2气体体积分数,计算得出了耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度变化规律.研究结果表明:变质程度越高的煤,着火温度越高,低温氧化阶段温度范围越大;相同温度下,变质程度越低的煤,耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度越大,越易自燃;CO生成速率大于CO2生成速率;耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度随温度增加呈指数关系增加;随着耗氧速率增加放热强度呈线性关系增加.该研究可为煤自燃过程模拟计算与火区瓦斯爆炸危险性预测提供关键性基础参数.
- 周西华白刚聂荣山宋东平孙宝铁李昂
- 关键词：自燃特性变质程度耗氧速率放热强度
- 低透煤层水力压裂促进瓦斯抽采模拟与试验研究被引量：34
- 2017年
- 针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、工作量大、效率低等问题,采用水力压裂技术促进煤层瓦斯抽采。在多场耦合和弹性损伤理论基础上,建立煤层损伤-应力-渗流耦合模型,数值模拟马堡煤矿15108工作面水力压裂及瓦斯抽采过程,分析煤层弹性模量、渗透率和瓦斯压力的变化规律,确定压裂和抽采关键参数,并据此开展工程试验,对模拟结果进行验证。结果表明:高能压裂液能使煤层破裂,渗透率急剧升高,加快瓦斯向抽采钻孔运移;随着压裂时间增加,压裂损伤范围逐渐扩大;模拟得出水力压裂10 000 s时,2个压裂孔间的损伤区在抽采孔处贯通,压裂损伤范围达14 m;现场压裂试验后,瓦斯抽采平均和最高纯量分别达到63.79和126.57 m3/d,是未压裂的9.65倍和7.23倍,透气性升高了67倍。
- 周西华周丽君范超军白刚宋东平
- 关键词：低透气性煤层水力压裂瓦斯抽采数值模拟
- 液态CO_2爆破煤层增透最优钻孔参数研究被引量：59
- 2016年
- 爆破钻孔参数的选取是消除爆破空白区域、提高爆破增透和瓦斯抽采效果的关键。监测液态CO_2爆破过程中爆破器主管内高压气体压力时程曲线,研究液态CO_2爆破煤层增透机制,并建立FLAC3D数值模型,研究结果表明：在水平层理上,单孔液态CO_2爆破有效影响半径为出气孔方向6 m和出气孔法向4 m;控制孔明显增加多孔连续爆破裂隙区范围。采用数学计算和数值模拟2种方法确定多孔连续爆破最优钻孔参数为：爆破器间距5 m和爆破孔间距7.5 m。进行井下液态CO_2爆破试验,爆破后煤层透气性系数提高17.49～22.76倍,瓦斯抽采浓度提高3.16倍,瓦斯抽采混量提高1.71倍。合理选取液态CO_2爆破钻孔参数,为井下节约爆破成本和达到最佳爆破效果提供参考。
- 周西华门金龙宋东平李诚玉
- 关键词：数值模拟瓦斯抽采增透钻孔参数
