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国家自然科学基金(51274205): 作品数：29 被引量：199H指数：9; 相关作者：吴兵陈鹏郭志国陈亮黄福军更多>>; 相关机构：中国矿业大学（北京）山西大同大学潞安集团更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金国家教育部博士点基金更多>>; 相关领域：矿业工程环境科学与工程理学自然科学总论更多>>

混合气体爆炸四方图原理及其应用被引量：1: 2013年; 为分析矿井火区内混合气体爆炸危险性及其变化趋势,介绍混合气体爆炸分析新方法——爆炸四方图.基于Ellicott爆炸四方图思想,重新设计爆炸四方图算法,对第二象限与第三象限进行重新划分,将不同时间下的火区气体分析结果都统一到同一个固定四边形区域中,从而在爆炸四方图上对气体组份进行连续分析,使其更有助于制定矿井火灾救灾方案.运用爆炸四方图软件分析了现场矿井火灾救灾过程中的实测数据.研究结果表明:使用爆炸四方图不仅可以有效对多种可燃气体与多种惰气的混合气体进行爆炸危险性判断,还可以清晰地分析矿井火区爆炸危险性的变化趋势.; 吴兵雷柏伟彭燕周瑶; 关键词：矿井火灾惰性气体

回采工作面上隅角瓦斯拖管抽采技术参数研究被引量：50: 2014年; 针对传统埋管抽放上隅角瓦斯技术中抽放点在空间位置不连续抽放效果差、管材浪费严重抽放成本高等重大缺陷,提出了上隅角瓦斯拖管抽采技术,可使抽放点匹配工作面推进速度,实现了采空区瓦斯抽放最佳效果的连续性,并且能回收管材降低抽放成本。采空区瓦斯抽放最佳位置的选择即抽放参数的确定是成功实现上隅角瓦斯拖管抽放的关键。利用Brinkman方程、菲克扩散定律和瓦斯扩散平移方程来描述瓦斯的流动扩散行为,建立工作面瓦斯流动多物理场耦合模型,并利用Fluent对模型进行求解,从而确定拖管抽放最佳布置参数,并对其进行实际应用和效果测试。结果表明:数值模拟和现场测试结果基本一致,最终确定了最佳抽放点位置为距离底板2.4 m、沿倾斜方向距离回风巷道1.57 m、沿走向深入采空区17.4 m处;应用期间杜绝了上隅角瓦斯超限,上隅角瓦斯拖管抽采技术具有较好的适用性和可行性。; 吴兵雷柏伟华明国管海鹤赵志研; 关键词：上隅角 FLUENT

覆岩岩性-结构特征对采空区裂隙带高度的影响被引量：2: 2015年; 根据软、硬的破坏变形特征,结合岩层发生破断时的极限载荷和极限应变的分析,揭示了软岩对裂隙发育的抑制机理。并提出当关键层位置一定时,在某一岩层（下方自由空间为0）下方相对高位存在软岩或者相对低位存在厚软岩,裂隙不发育,且位于相对低位的厚软岩对裂隙带的高度影响相对较大。对屯留矿N1102和S1206工作面的覆岩岩性结构进行实例分析,得出采空区裂隙带高度分别为23.6-30.5 m和32-34.5 m,并运用注水测漏法进行了现场测定,很好地验证了此方法的准确性。; 陈亮许小凯; 关键词：裂隙带关键层突水

管道由封闭向开口转化过程中预混火焰传播特性被引量：3: 2015年; 为研究泄压强度与泄压口位置对封闭管道内甲烷-空气预混火焰传播的影响规律,通过在方形管道内放置不同厚度的泄压膜并改变泄压口位置进行试验,采用自发光拍摄技术和动态压力测试技术对其观测.研究结果表明:随着泄压膜厚度的增加,泄压前管道内火焰发展越来越充分,压力峰值与压力上升时间也随之增加.泄压之前压力变化曲线一致,当泄压口距离点火端较远时,泄压后各工况下的压力缓慢增加后下降;当泄压口距离点火端较近时,泄压后压力值直接降低.; 陈鹏黄福军纪婧何昕

CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理: 2018年; 为探究不同体积分数CO_2对受限空间煤明火燃烧的灭火机理和灭火效率,采用自主研制的煤明火燃烧实验装置,对平煤八矿煤样进行了通入3种不同体积分数CO_2和持续时间条件下的煤明火燃烧灭火实验,测定了煤燃烧过程中温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分体积分数以及热释放速率的变化规律;同时利用化学动力学软件CHEMKIN模拟了不同体积分数CO_2熄灭CH_4/O_2火焰中主要自由基体积分数、反应物与燃烧产物体积分数随火焰高度的变化关系,以此分析了CO_2抑制煤有焰燃烧的作用机理.结果表明:CO_2体积分数越高,在煤有焰燃烧阶段,CH_4燃烧火焰中的自由基H、O和OH的生成速率越低,因此火焰熄灭得越快,煤体温度上升速度、耗氧量和热释放速率越低,同时,CO和CH_4体积分数的下降速度越小;而在煤阴燃熄灭阶段,煤体温度、CO和CH_4体积分数的下降速度越快,耗氧量和热释放速率则进一步减小.由此说明CO_2的体积分数越高,对煤明火燃烧熄灭全过程的灭火效率越高,但只通入CO_2 10,min,则会发生复燃.; 郭志国吴兵陈娟徐紫瑶; 关键词：CO2 标志性气体热释放速率灭火效率

管道内甲烷/空气层流火焰向湍流转捩的微观特性研究被引量：6: 2016年; 为揭示障碍物对火焰的加速特性,本文运用高速摄影技术和压力传感器分别对空管道和置障管道内甲烷/空气预混火焰的形状变化、火焰传播速度及升压特性进行了实验研究,利用Power-law火焰褶皱模型对管道内流场结构进行了大涡模拟分析。结果表明:空管道和置障管道内甲烷/空气预混火焰传播过程都经历了层流火焰向湍流的转变,且置障管道内的湍流强度明显高于空管道的;障碍物未对前期火焰传播过程产生影响,23ms之前,空管道和置障管道内火焰形态完全一致;障碍物能显著提高管道内的压力上升速率,相比于空管道,障碍物对管道内火焰传播速度提升501%;空管道内涡旋出现在管道的近壁侧,置障管道内涡旋出现在障碍物的背风侧,管道内出现的涡旋结构是火焰形态不断变化的根本原因;空管道湍流燃烧机制始终处于薄火焰区域,而置障管道内湍流火焰机制由薄火焰区域转变到破碎火焰区域;基于大涡模拟的Power-law火焰褶皱模型成功再现了实验中观察到的火焰形状、火焰前锋速度及流场结构,说明该模型适用于置障管道内预混火焰传播特性的研究.; 陈鹏李艳超黄福军; 关键词：高速摄影技术大涡模拟涡旋

Performance of water-based foams affected by chemical inhibitors to retard spontaneous combustion of coal被引量：3: 2016年; The micelle generating process of the sodium dodecyl sulfate(SDS) solution with the addition of chemical inhibitors was elucidated using phase separation model, and the descending order of the capacity for the selected chemical inhibitors to reduce the critical micelle concentrations of the solution are Mg Cl_2, Ca Cl_2,NH_4HCO_3 and NH_4Cl. The data to quantitatively describe the foam decay process, including foaming ratio,foam life and decay behaviors, was obtained by pressure measuring system. The results indicate that chemical inhibitors can improve the solution foamability. The capacity of the inhibitors to enhance the solution foamability is sorted as NH_4 Cl, NH_4HCO_3, Mg Cl2 and Ca Cl_2 which can distinctly improve the foam stability as well. The capacity of the inhibitors to enhance the SDS foam stability can be arranged as Mg Cl_2, NH_4 Cl, NH_4HCO_3 and Ca Cl_2. It is observed that the gravity drainage plays a leading role in the increase of proportion of diffusion drainage. The oxidation dynamic parameters of the coal samples treated by inhibition foams were investigated using thermal analysis technique, and their synergistic effects on inhibiting coal oxidation were explored.; Chen PengHuang FujunFu Yue

CO_2和CF_3H抑制烟煤燃烧机理的对比试验研究: 2018年; 为研究二氧化碳和三氟甲烷对烟煤燃烧的抑制机理和抑制效果,采用自主研制的煤燃烧试验装置,对平煤八矿煤样进行了通入相同体积流量CO_2和CF_3H的煤燃烧灭火试验,测定了煤燃烧过程中温度场温度、标志性气体(O_2、CO和CH_4)组分和热释放速率的变化规律;并运用化学动力学软件CHEMKIN模拟了相同体积流量CO_2和CF_3H抑制CH_4/O_2火焰中主要自由基浓度、反应物与燃烧产物浓度随火焰高度的变化关系.结果表明:相比于煤粒空气条件下燃烧,在煤有焰燃烧阶段,通入CF_3H煤燃烧火焰中主要自由基生成速率、煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更低;在煤阴燃熄灭阶段,通入CF_3H煤燃烧的煤温、CO和CH_4浓度下降速度比通入CO_2煤燃烧的更高,而通入CF_3H煤燃烧的耗氧量和热释放速率比通入CO_2煤燃烧的更低;说明CF_3H比CO_2具有更好的抑制烟煤燃烧的能力.; 郭志国吴兵马小林陈娟; 关键词：煤燃烧标志性气体抑制性化学反应动力学

可燃固体表面火蔓延行为研究进展与展望: 2012年; 固体可燃物表面火蔓延是森林火灾、建筑火灾以及工业火灾中普遍存在的燃烧现象,是火灾研究的基础问题。对固体可燃物表面火蔓延行为进行分类,评述国内外的固体可燃物表面火蔓延行为研究现状和目前存在的主要问题。总结固体可燃物表面火蔓延试验研究的技术手段,对比分析不同因素对建立固体可燃物表面火蔓延行为理论模型的影响。这些因素包括环境流场、化学反应动力学、热解气体组分和炭化过程等。概要介绍固体可燃物表面火蔓延计算模拟的优势。最后指出固体可燃物火蔓延行为研究的发展趋势,并提出未来若干重点研究方向。; 陈鹏副王晓影杨永波李晓霞; 关键词：火灾

泥、砂岩交互地层综放开采覆岩破坏高度的确定被引量：7: 2017年; 为了确定泥、砂岩交互地层综放开采覆岩破坏高度,以余吾煤业N1102综放面为例,运用多种方法研究该工作面回采过程中覆岩破坏情况。结果表明:运用关键层理论结合软、硬岩破断的力学分析法所确定的覆岩破坏最大高度为61.04 m,并指出覆岩破坏发育主要受各关键层控制,当其临界高度(岩层下部自由空间为0)位于相邻关键层之间,具体破坏高度受控于相邻关键层之间覆岩岩性和岩层下部自由空间。应用钻孔电视图像技术和数值模拟法所确定的覆岩破坏高度为50~63 m,并得出软、硬岩采动裂隙的发育特征,验证了理论分析结果的准确性,表明此理论分析方法可用于确定同类条件下的覆岩破坏高度。; 陈亮吴兵许小凯商荣亚; 关键词：综放开采采动裂隙关键层覆岩破坏高度

国家自然科学基金(51274205)

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