国家自然科学基金(51304072)
- 作品数：12 被引量：57H指数：4
- 相关作者：姚邦华王登科陈占清魏建平王洪磊更多>>
- 相关机构：河南理工大学中国矿业大学中煤邯郸设计工程有限责任公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省基础与前沿技术研究计划项目国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：环境科学与工程矿业工程建筑科学天文地球更多>>
- 基于FLUENT的重力除尘器内部流场数值模拟被引量：5
- 2015年
- 为了研究重力除尘器的内部流场情况,通过重力除尘器模型建立和参数选择,以CFD为理论基础,应用Auto CAD软件进行数学建模和FLUENT前处理GAMBIT软件进行网格划分,运用FLUENT对其内部流场进行数值模拟。通过设定不同的出口负压和入口速度,分析了在外形尺寸一定的条件下,改变出口负压或入口速度的任一条件,煤粉尘在除尘器内部的运动轨迹的影响,从模拟结果得到除尘器内部流场云图和矢量图。根据矢量图的对比得到该模型下的最优的入口速度和出口负压。最后,论证了FLUENT软件对除尘器内部流场模拟的适用性,研究结果对工程应用具有一定的指导意义。
- 李辉肖云涛李超任本例吕许培
- 关键词：安全工程重力沉降室除尘数值模拟
- 不同谱拟合方法对场地地震反应的影响研究
- 2014年
- 在结构的抗震分析中.为使地震波的加速度反应谱能够与目标谱拟合,提出了不同的谱拟合方法。由于场地条件影响结构场地的危险性分析及结构反应分析,因本文旨在研究不同谱拟合方法对场地地震响应的形响。根据某实际场地的目标反应谱选择14条实测地震波,对时城修正方法和频域修正方法对场地地震反应的影响进行了评估,且选择了循环应力比率和场地放大系数以及有限滑动位移等参数来表征场地的地震反应。研究表明,使用时域修正方法与频域方法会使循环应力比率比放缩方法略微减少,而场地放大系数基本一致。对于有限滑动位移而言,在较浅的土层,放缩法所得到的有限滑动位移略大,而对于较浅的土层,则得到位移较小。
- 李建委
- 不同机制条件下的煤层瓦斯流动方程研究被引量：6
- 2016年
- 气体流动可分为连续流、滑流、过渡流、自由分子流,为研究不同流动机制下的煤层瓦斯流动规律,在充分考虑了不同扩散机制和滑移边界条件后,建立了适用于不同流动机制的煤层瓦斯流动方程,深入分析了视渗透率和达西渗透率的比值随Knudsen数的变化关系。研究结果表明:所提出的煤层瓦斯流动方程能准确描述包括达西流、滑流、自由分子流、过渡流在内的气体流动行为。瓦斯气体在煤层孔隙、裂隙中流动过程中浓度扩散和粘性流同时存在,当Kn<0.01时,粘性流起主导作用,瓦斯流动满足渗流方程;当Kn>10时,浓度扩散起主导作用,瓦斯流动符合扩散方程;在Kn的其他范围内,煤层孔隙裂隙中瓦斯流动以滑流、过渡流为主,在对之进行评价时应同时考虑扩散项和渗流项。研究结果可为揭示煤层瓦斯流动机理、提高煤层瓦斯抽采率和煤层气的产量预测准确度提供新方法和新途径。
- 王洪磊王登科姚邦华
- 关键词：煤层瓦斯瓦斯渗流
- 温度冲击下煤样渗透率的围压敏感性试验研究被引量：4
- 2017年
- 通过试验研究了温度冲击前后煤样在围压加、卸载条件下的渗透率变化。对试验结果进行非线性拟合,得出煤样的渗透率与围压之间存在负指数关系。温度冲击影响着煤样渗透率对围压的敏感性。煤样经过冷冲击和热冷冲击处理后,煤样的最大渗透率损害率增幅分别为2.88%和10.64%,渗透率损害率增幅分别为18.35%和21.60%;即热冷冲击对煤样应力敏感性影响更大,热冷冲击对煤样渗透率的伤害大于冷冲击对煤样渗透率的伤害。在卸载过程中,渗透率的恢复存在明显的应力滞后效应,产生了塑性变形,由加载过程造成的渗透率伤害不能完全消除。冷冲击和热冷冲击都一定程度上加强了煤样渗透率的滞后效应,热冷冲击的滞后效果大于冷冲击。
- 孙刘涛王登科刘淑敏
- 关键词：渗透率应力敏感性
- 受载原煤中瓦斯的扩散规律被引量：3
- 2016年
- 为研究受载原煤中瓦斯的扩散规律,以原煤煤样为实验对象,利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合实验系统,在恒温的三轴加载条件下,进行了加载–吸附–解吸–再加载直至煤样破坏过程中的瓦斯解吸实验。研究结果表明,受载原煤的解吸量随时间变化规律符合颗粒煤瓦斯解吸的数学模型;在恒温恒围压下,随轴压的增大,受载原煤瓦斯的解吸量呈下降趋势;当轴压大于峰值强度后,瓦斯解吸量随轴压迅速增大;受载原煤煤样压密、线弹性阶段瓦斯解吸–运移速度随应力增大而线性减小;当煤样处于屈服阶段和峰值破坏阶段瓦斯解吸–运移速度随应力增大呈指数式增长。研究成果对瓦斯抽采,瓦斯突出机理研究有一定的理论价值。
- 王登科王洪磊姚邦华温志辉贾彦楠
- 关键词：轴压
- 不同配比下破碎岩体变质量渗透试验研究
- 2018年
- 为了分析破碎岩体不同骨架-充填物配比条件下的变质量渗透特性,揭示煤矿陷落柱、断层等含破碎岩体地质构造的突水机理,利用自主研制的可考虑颗粒迁移作用的渗透试验系统开展了不同试样配比条件下的变质量渗透试验研究,得到了破碎岩样孔隙率、渗透率、质量流失率等参量随时间的变化规律。并在试验结果的基础上,结合陷落柱突水实例,分析了充填物颗粒迁移作用下的陷落柱突水演化规律。结果表明：1）颗粒迁移作用下破碎岩体的渗透性变化可分为3个阶段,即渗流缓变阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段;2）试样充填物颗粒在水流冲蚀作用下不断迁移流失,孔隙率快速增大后趋于稳定,质量流失率先快速增加后逐渐减小;3）充填物含量对破碎岩体渗透性具有重要影响,随试样中充填物比例的增加,试样的最大质量流失率不断增加,孔隙率增幅也越大,初始渗透率和渗透率增幅均呈现先增大后减小的变化规律。
- 姚邦华王连成崔鹏飞陈占清
- 关键词：安全工程破碎岩体
- 考虑质量流失的破碎岩体渗透试验系统研制及应用被引量：3
- 2016年
- 随着煤矿开采向深部延伸,陷落柱、断层等含破碎岩体地质构造突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来虽有学者从破碎岩体流固耦合动力失稳的角度研究地质构造突水机理,但没有考虑质量流失对破碎岩体渗透特性的影响。展示了自主研制的一套可实现质量流失的破碎岩体渗透试验系统,包括加载系统、数据采集系统、水压供给系统及特制渗透仪装置,并利用该渗透试验系统,通过改变破碎岩体的配比、应力状态等条件,计算并分析充填物质量流失率、渗透率、流量等参数的变化规律,初步研究了破碎岩体的变质量渗透特性。结果表明:1)自主研制的破碎岩体变质量流固耦合试验系统通过渗透仪蜂窝状的活塞、带有缺口的溢水筒等的独特设计,实现了渗流作用下充填物颗粒的自由迁移,具有较好的开放性。2)质量流失条件下破碎岩体的渗透性变化可分为3个阶段,即初始渗流阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段。在初始渗流阶段,破碎岩体渗透率缓慢变化,孔隙率逐渐增大;在渗流突变阶段,渗透率在极短时间内增大数倍甚至几十倍,孔隙率快速增大;在渗流稳定阶段,渗透率和孔隙率随时间基本保持不变。3)随渗透时间增加,破碎岩体充填物颗粒不断迁移流失,渗透性不断增强并最终发生渗流突变,这表明充填物颗粒迁移流失是引起破碎岩体渗流突变的重要原因。
- 姚邦华徐向宇马庆庆陈占清浦海
- 关键词：安全工程破碎岩体流固耦合
- 水力冲孔有效影响半径变化规律研究被引量：1
- 2014年
- 水力冲孔技术是在石门揭煤和煤巷掘进前实现区域消突的措施之一,由于能实现快速高效的消突而被广泛应用。合理的水力冲孔技术参数是达到水力冲孔效果的技术保证,以潘二矿为研究背景,考察了瓦斯抽采钻孔和水力冲孔措施的有效影响半径,结果表明:经过30 d的抽采,有效影响半径分别为1.5,5.5 m,水力冲孔的有效影响半径提高了2.67倍。以此为基础,研究了水力冲孔措施不同冲孔直径对应的有效影响半径及其变化规律,得出水力冲孔直径与有效影响半径满足指数关系。
- 潘亚辉
- 关键词：水力冲孔破煤机理有效影响半径
- 一种计算变质量破碎岩体渗透性参量的方法被引量：1
- 2014年
- 建立了一种基于压力梯度和渗流速度时间序列提取变质量破碎岩体渗透性参量(渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数)的方法。首先,根据破碎岩体渗透性参量之间的幂指数关系和Forchheimer关系,建立了采样时刻渗透率的代数方程,并利用Newton切线法求得此代数方程的根;其次,对渗透性参量的参考值及幂指数进行优化。通过算例分析了该方法用于计算变质量破碎岩体渗透性参量的可行性及准确性。研究结果表明:随着细小颗粒的迁移流失,破碎岩体在恒定的压力梯度下,渗流速度和渗透率增加,非Darcy流β因子和加速度系数降低。
- 陈占清王路珍孔海陵倪晓燕姚邦华
- 关键词：变质量破碎岩体渗流
- 司马矿薄基岩区顶板突水危险性数值模拟研究被引量：3
- 2014年
- 为了研究司马矿薄基岩厚松散层特殊地质条件下的采动覆岩破坏、渗流等特性,评价发生顶板突水的危险性,建立了薄基岩厚松散层开采条件下的数值计算模型。采用理论分析、数值模拟和现场工程相结合的方法,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics,研究了随工作面推进采场的变形、破坏、渗流和应力变化规律。结果表明:在司马矿薄基岩厚松散层这一特定的地质条件下,工作面涌水量、顶板破坏高度均随工作面推进不断增加并最终趋于稳定,当工作面推进到200 m时,顶板破坏高度约为80 m,工作面涌水量约为33 m3/min,与实测数据基本吻合;随着开采的进行,在采空区后方煤层的支承压力峰值位置几乎不变,在工作面前方形成的支承压力峰值极值点位置不断前移,应力集中系数约为2.0;在司马矿薄基岩区,在煤层采厚为5 m、基岩厚度为40 m的条件下,若顶板黏土层厚度大于40 m,将不会发生顶板突水。
- 姚邦华魏建平王登科王云刚张宏图
- 关键词：安全工程突水
