刘宇
- 作品数：15 被引量：126H指数：8
- 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资助项目辽宁省教育厅青年基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程更多>>
- FTIR和XRD在断层构造煤结构分析中的应用被引量：8
- 2023年
- 为探究断层构造作用对煤化学结构特征和微晶结构特征的影响,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)分析,对红庆梁矿和段王矿的原生煤及断层构造煤进行分析。结果表明,受断层构造作用影响,红庆梁、段王断层构造煤中苯环二取代、苯环四取代的含量明显大于原生煤,苯环三取代和苯环五取代的含量低于原生煤,断层构造煤中C—O—C伸缩振动、—CH_(2)反对称弯曲振动、—CH_(3)、—CH_(2)和芳环—OH含量均多于原生煤,断层构造煤中醚C—O振动、芳烃CC、—CH和OH—π含量低于原生煤。红庆梁、段王断层构造煤的芳碳率fa是原生煤的1.01和1.03倍,芳环缩合度DOC是原生煤的1.01倍和3.7倍,CH_(2)/CH_(3)值是原生煤样的0.933倍和0.94倍,芳香度I分别是原生煤样的1.01倍和1.34倍。说明断层构造作用促使官能团和脂肪链脱落,增加煤的缩聚程度,降低煤中脂肪侧链的长度,增大芳香结构含量。XRD测试结果表明,原生煤和断层构造煤具有相近的矿物组分,断层构造作用未对煤中矿物组分的类型产生明显的改变。在2θ=26°附近存在特征(002)带,表明存在少量的层状石墨结构,然而在2θ=45°附近并没有清楚地显示(100)带,说明煤中石墨结构的基面生长水平较低。红庆梁、段王断层构造煤的晶间间距d_(002)值与原生煤相比变化很小,微晶堆积高度L_(c)值分别是原生煤的0.9045倍和0.9027倍,芳香度f_(a)-XRD值分别是原生煤的1.1439倍和1.0669倍,晶体堆叠平均层数N_(ave)值分别是原生煤的0.90945倍和0.92356倍。断层构造作用减小煤的芳香层片堆砌度,增大煤的芳香度,减少了煤微晶结构单元的堆叠层数,说明断层构造促进煤中非芳香化合物向芳香化合物的转化。断层构造煤的芳香度、成熟度更高,断层构造煤的燃烧反应性弱于原生煤。
- 李宗翔张明乾杨志斌丁聪刘宇黄戈
- 关键词：官能团FTIRXRD断层构造
- 工作面与采空区漏风交换风量测算方法被引量：16
- 2018年
- 针对工作面向采空区漏风问题,提出一种漏风量的测算新方法。分析采空区漏风的风量平衡原理,通过现场实测工作面风速分布,可得到漏风分布类型曲线(由于工作面断面积难于测准,直接计算漏风量误差大),为此,引入实测风速回归曲线的投射面积,作出S-v(x)图,在如采空区瓦斯涌出量、注氮流量和漏风量等外来风量已知的情况下,将外来风量与由外来风量导致的漏回风侧风速投射面积增量之比,得到单位风速投射面积上的漏风量权重Δ,根据漏风量权重Δ计算得到工作面与采空区之间的漏风交换风量。结合九道岭矿E1S6工作面的风速实测,计算得到,注氮量为25 m^3/min时漏风量面积权重为0.087 33 m,由此得到工作面漏出风量为65.5 m^3/min、漏回风量为90.6 m^3/min,该值约占工作面总通风量650 m^3/min的10%～15%,结果符合一般经验值范围。
- 李宗翔刘汉武刘宇刘宇叶玉清
- 关键词：采空区工作面
- 煤氧化实验精度改进及封闭耗氧实验方法被引量：18
- 2017年
- 分析通气实验中不易自燃煤样氧化产生的微量气体随气流失、无法被仪器检测到的原因,建立一套封闭耗氧实验装置及实验气体浓度自动监测和数据采集系统.对不易自燃的无烟煤(山西长平煤矿8~#煤层)和易自燃的长焰煤(辽宁九道岭煤矿4~#煤层)在常温下做封闭耗氧实验研究.实验结果表明:不易自燃的无烟煤在常温24~25℃条件下也能吸附氧,并持续有规律地释放出CO气体.易自燃煤样在封闭实验罐中氧浓度呈负指数衰减,CO气体呈指数增长.计算得到2种煤样的耗氧速度常数分别为8.852和938.3μmol/(m3·s),两者耗氧速度相差约106倍.
- 李宗翔刘宇贾进章吴邦大李海涛
- 关键词：耗氧速度
- 断层构造对煤结构及氧化自燃特性的影响被引量：11
- 2023年
- 为探究断层构造对煤结构及自燃特性的影响规律,以红庆梁煤矿11301工作面断层构造煤和原生煤为对象,采用红外光谱FT-IR实验、热重分析实验、低温氮气吸附实验和封闭式煤氧化实验,分别从微观和宏观角度对煤样的活性基团含量、燃烧特征温度、孔隙结构特征、耗氧速度和氧化放热强度进行分析。红外光谱FT-IR实验结果表明,断层构造煤的活性基团多于本煤层原生煤,断层构造煤的氧化活性高;热重分析实验表明,断层构造煤的裂解温度、临界温度、着火温度、峰值温度和燃尽温度均低于原生煤,断层构造煤表现出更强的自燃倾向性;低温氮气吸附实验结果表明,断层构造改变了煤的孔隙结构,相较于原生煤,断层构造煤比表面积增幅为2.5倍、平均孔径增幅为2.36倍、微孔孔容增幅为2.71倍、介孔孔容增幅为1.69倍。断层构造作用对煤体的孔隙结构特征的影响,便于氧气进入煤体与孔隙中的活性基团发生氧化反应;通过封闭式煤氧化实验可知,温度25~70℃条件,煤的耗氧速度、CO释放速度、CO_(2)释放速度和氧化放热强度随温度升高呈指数增长;在氧体积分数为20%、温度25~70℃条件,红庆梁煤矿11301工作面断层构造煤的氧化放热强度是原生煤的1.37~2.00倍。断层构造煤相对于本煤层原生煤自燃倾向性更强。本次研究从微观和宏观角度揭示了实际采掘环境中断层构造煤更易发生自燃的原因是改变煤自身结构和自燃环境因素,使之更有利于自燃。
- 李宗翔张明乾杨志斌刘宇丁聪黄戈
- 关键词：断层构造煤自燃红外光谱热重分析
- 九道岭矿采空区注CO_2防灭火技术数值模拟研究被引量：21
- 2018年
- 为抑制九道岭采空区自然发火危险,提出向采空区注CO_2的方法进行防火。为了探究合理的注CO_2的位置和流量,对九道岭矿的煤样进行封闭耗氧试验,得到煤样耗氧速度并确定窒熄带临界氧浓度。将封闭耗氧试验得到的煤样耗氧参数应用到采空区注CO_2数值模拟中,通过调节CO_2注入口的位置得到不同位置注CO_2时采空区氧浓度带宽度,随着注入位置逐渐深入采空区内部,自然氧化带宽度呈现先减小后增大的趋势,最终确定九道岭煤矿注CO_2最佳位置为距离工作面43 m的采空区进风侧内部。在该位置调节CO_2注入流量得到采空区内进风侧注CO_2的流量与自然氧化带宽度呈负指数关系,结合九道岭煤样自然发火期等参数最终确定最佳注入流量为158 m^3/h。在最佳注入位置和最佳注入流量的条件下注CO_2能够有效缩短采空区自然氧化带宽度,抑制九道岭采空区自燃危险。
- 李宗翔刘宇刘宇王政
- 关键词：采空区
- 基于PCA-BP模型的粮食安全体系研究被引量：1
- 2023年
- 粮食安全是全面推进乡村振兴的关键。为此,本文基于PCA-BP神经网络模型并利用灰色关联分析对粮食产量的主要影响要素进行定量分析。本文根据地理位置、气候、自然灾害等因素,选取对辽宁省粮食产量有影响的8个指标,初步确定影响要素后对不同指标数据进行预处理,将不同单位的指标数据均变化到0~1之间。采用主因子分析法,去除冗余的指标后最终选取5个指标,确定为主要影响产量的因素。然后利用PCA-BP组合神经网络预测模型,根据选取的5个指标作为BP神经网络的输入层,对未来5年粮食产量进行预测。并将8种指标分别与粮食总产量进行敏感度对比,判断出指标与粮食总产量的相关性大小。确定出特定的几种因素,帮助粮食在适合的环境中更好地生产,以达到增加产量的目的。
- 王可欣刘宇
- 关键词：安全科学粮食产量灰色关联分析法
- 基于封闭耗氧实验的窒熄带氧临界体积分数研究被引量：15
- 2017年
- 为更准确划分采空区自燃带与窒熄带,提出根据不同煤质的耗氧特点,用封闭耗氧实验确定采空区窒熄带临界氧气体积分数的新方法。在采空区煤自燃氧化升温热平衡条件下,分析煤自燃的耗氧速度、氧气体积分数和氧化放热的一致性特征,利用研制的煤样封闭耗氧实验装置,采集煤氧化实验过程中氧气体积分数呈衰减变化的连续检测数据,由数据变化曲线求氧气体积分数变化差商,获得煤在不同氧气体积分数下的耗氧速度,建立耗氧速度与氧气体积分数的量化关系,即γ-c(τ)图,由此确定窒熄临界氧气体积分数。分别对不同煤样做实验测定,得出长平矿3号煤层(无烟煤)窒熄带临界氧气体积分数为14.2%,九道岭矿4号煤层(烟煤)的窒熄带临界氧气体积分数为6.8%,晓南矿7号煤层烟煤的窒熄带临界氧气体积分数为8.2%。新方法按不同的煤种和煤质,依据各自不同的耗氧特性,来确定自燃带与窒熄带的划界标准,且与工程实际相符合。
- 李宗翔刘宇吴邦大张慧博贾进章陈显奎
- 关键词：采空区自燃三带
- 有热源巷道风流温度分布非稳定模型及数值计算被引量：3
- 2018年
- 针对矿井有热源巷道中风流温度分布非稳定计算问题,通过通风巷道存在放热源-对流-扩散-热交换的非稳定温度传播方程,建立一维有限元数值模拟求解方法的数学模型,讨论按放热强度(2类热流量条件)的热源项处理算法,给出有热源通风巷道风流初始温度均匀分布与非均匀分布的定解条件,并编写计算机仿真程序进行求解计算。结果表明:在起点27℃-热源300 kW和起点32℃-热源100 kW的不同边界条件和热源强度下,有热源通风巷道中温度分布的非稳定传播过程;数值解收敛准则用Peclet数来衡量,取Pe<2作为收敛条件,程序中根据Peclet数自动加以判断,算例中剖分单元长度1.5 m,模拟时间步长取2 s不发生振荡。实现了巷道中风流各点的温度和温度分布随时间的变化过程的描述,为矿井系统多设备热源散热计算及热害防治设计提供基础算法。
- 李宗翔刘宇刘宇林琳
- 关键词：非稳定传热
- 突出瓦斯流与矿井通风系统耦合移动仿真被引量：22
- 2012年
- 针对2009年重庆松藻煤电有限公司同华煤矿'5.30'特别重大煤与瓦斯突出事故,运用有源通风网络理论和数值模拟仿真技术(开发了计算机仿真系统),对瓦斯突出时期矿井通风系统突变过程进行了详细模拟。突出后矿井通风系统一般经历突出溢流、自然流动和通风顺流3个过程。在突出源动力作用下,做辐射流动,可沿主进风大巷逆流;瓦斯先灌入主通风巷道,滞后进入低风量风门巷道或硐室,导致这些巷道的瓦斯浓度超限,威胁矿井安全。突出完成后,瓦斯动力消失,矿井在瓦斯自然风压的作用下开始自然流动。在恢复通风后,矿井在通风机动力作用下瓦斯开始随风流动。受瓦斯自然风压干扰,通风机工况点出现频繁变动(与巷道网结构有关),随着瓦斯排净,恢复到原来的工作状态。值得注意的是,低风量巷道和硐室中的瓦斯滞留时间相对较长,成为持续性瓦斯供给源,十分危险;此外,主流巷道与支路低风量巷道之间的延迟灌入或瓦斯滞留产生的瓦斯自然风压,导致局部回路发生逆转的风流紊乱现象,也容易扩大瓦斯波及范围,或形成瓦斯排放延迟与滞留。
- 李宗翔刘宇于景晓贾进章
- 关键词：瓦斯突出风流逆转
- 基于现场CAD矿图的矿井通风信息转换提取被引量：1
- 2018年
- 为解决由CAD矿图转成TF1M3D通风仿真可调用的数据问题,提出在原CAD矿图中从绘制矿井单线图时,标注系统构筑物和全部矿井通风信息.用线(Line)实体表达巷道,实体中赋予巷道标高和连通关系;用多义线(Polyline)表达风筒;用圆(Circle)表达增阻门(即风门、风窗或调节门等)和通风机,其中增阻门是按余弦定理判定圆心与巷道线距离最小来识别,按圆心捕捉在巷道端点来识别通风机,处在独立端点上的就是主要通风机.根据上述规则,编制了提取矿井单线图DXF文件信息的Matlab程序(TF1M3D_data DXF.m).研究结果表明:通过行扫描DXF文件,筛选寻找标志码AcDb Line、AcDb Text、AcDbCircle,可识别出矿井巷道拓扑信息和所有的通风参数,快速实现矿井立体巷道网和通风系统的快速建模,可与TF1M3D调用需求无缝对接.
- 李宗翔王天明刘宇
- 关键词：DXF文件通风系统单线图
