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目 次 煤矿瓦斯防治与利用 丙烷对瓦斯水合物相平衡条件的影响………………………………………………………吴 强,赵美蓉,高 霞( 1 ) 热力学促进剂对瓦斯水合物相平衡的影响………………………………………吴 强,张家豪,高 霞,刘传海( 6 ) 不同驱动力下瓦斯气体水合物的诱导时间分布……………………………………………………张保勇,程远平( 11 ) 瓦斯水合物诱导时间影响因素实验研究…………………………………………………张保勇,刘金华,周泓吉( 16 ) 驱动力对瓦斯水合物晶体成核动力学的影响……………………………………………张保勇,尹百元,周莉红( 22 ) 瓦斯水合物形成过程的电阻特性……………………………张 强,郭朝伟,李元吉,卫弼天,陈付刚,石浩楠( 26 ) Span60 对甲烷水合过程温度场影响的实验研究……………………………………………………陈文胜,吴 强( 32 ) TBAB-SDS 对高浓 CO2 瓦斯水合分离过程的影响……………………………张保勇,尹百元,高 霞,张 强( 36 ) 干水和 THF-SDS 对瓦斯水合分离的影响………………………………………吴 强,张家豪,高 霞,刘传海( 40 ) 雾化喷嘴流量对瓦斯水合分离的影响……………………………………………吴 强,张家豪,靳 凯,于 洋( 45 ) 鼓泡速率对瓦斯水合分离的影响…………………………………………………………张保勇,尹百元,周莉红( 50 ) 初始温度对含 TBAB-SDS 瓦斯水合分离动力学的影响……………张保勇,张 擎,张 强,刘传海,吴 琼( 55 ) 初始分解压力对瓦斯水合物分解特性的影响……………………………吴 强,靳 凯,张保勇,高 霞,刘传海( 61 ) CO2-CH4-N2-TBAB 水合分离体系的拉曼测试分析…………………刘传海,吴 强,张保勇,张 强,吴 琼( 66 ) 围压对含瓦斯水合物煤体应力应变关系的影响……………张保勇,高 橙,高 霞,刘文新,吴 强,张 强( 72 ) 不同围压下含瓦斯气体及水合物煤体的力学性质………………………………吴 强,刘文新,高 霞,高 橙( 78 ) 基于 GM(1,N) 改进模型的瓦斯水合物相平衡预测…………………………………………………慕亚茹,母丽华( 83 ) 低饱和度含瓦斯水合物突出煤体三轴压缩实验研究…………………………………………………………康 宇( 88 ) 含瓦斯水合物煤体的应力 - 应变特征与本构关系……………………………………………………高 霞,裴 权( 92 ) 固 - 热 - 气耦合作用下含瓦斯低透煤的渗流规律…………刘 刚,肖福坤,于 涵,侯志远,赵荣欣,庞建宝( 98 ) 钻孔煤屑 - 瓦斯 - 水耦合的解吸规律…………………………………………罗新荣,杨 欢,李梦坤,丁 振(104) 薄煤层初采期间的采场瓦斯运移规律…………………………………张锦鹏,王 伟,孙建华,舒彦民,魏春荣(110) ·Ⅰ· 安全科学与工程·1· 因素空间下的煤与瓦斯突出预测方法………………………………………………………刘海涛,郝传波,傅 贵(116) 因素空间下影响煤与瓦斯突出的优势因素提取方法…………………………………………………………刘海涛(121) GA 优化灰色神经网络的煤矿瓦斯浓度预测…………………………………………………………胥 良,宗 铭(126) 煤与瓦斯突出临界状态的数值模拟与实验研究………………………刘永立,王振锁,张建伟,李 涛,任梦轩(130) 基于光纤环衰荡腔的甲烷传感系统………………………………………………………郭继坤,赵肖东,马鹏飞(135) 瓦斯灾害预警模型的 Eclat 算法……………………………………………………………赵艳芹,张 恒,童朝娣(140) 煤尘影响瓦斯爆炸冲击波的实验研究………………………………………………………………张迎新,李世超(146) 含煤尘瓦斯爆后气流传播速度的实验研究……………………………………张迎新,李世超,刘传海,许世伟(150) 瓦斯爆炸数据采集的关键技术…………………………………………………杨庆江,许剑华,魏春荣,孙建华(154) 管道内置障条件下瓦斯爆炸超压规律的实验研究…………………………………………………张迎新,孙海波(159) 多层泡沫金属阻抑瓦斯爆炸超压的实验研究…………………………魏春荣,石 茜,刘宝磊,孙建华,曲 征(163) 膨润土的改性实验及表征……………………………………………………………………………米红伟,孙建华(172) 酸化工艺的煤层增透新技术……………………………………………张迎新,杨 杰,王鹏飞,洪 涛,孙海波(176) 低透气煤层水力压裂裂纹的扩展规律…………………………………………………………………………迟学海(181) 新型复合封孔材料的密封性能……………………………………………………………林柏泉,李博洋,郝志勇(187) 高突矿井松软煤层瓦斯抽采钻孔的深孔钻进技术……………………………………………………李 宏,郝光生(191) 高瓦斯低透气松软煤层的水力压裂增透技术…………………………………………………………王维维,康 宇(197) 新疆某矿区瓦斯和煤自燃特征及其控制条件…………………………………………………………………王怀勐(201) 地面钻井抽采下的高瓦斯采空区注氮防灭火研究…………………………………………罗新荣,李亚伟,丁 振(205) 采煤工作面瓦斯重大危险源风险评估……………………………………………罗新荣,李梦坤,李亚伟,丁 振(212) 深部煤层瓦斯抽采的数值模拟与现场实验研究…………………………………张迎新,李世超,朱育民,肖 刚(217) 基于马尔科夫链的采煤工作面瓦斯涌出量预测……………………魏春荣,刘宝磊,李艳霞,孙建华,张倍瑞(222) 煤与瓦斯突出动力灾害的多参数耦合监测预警…………………………………………刘永立,张海东,张建伟(227) 矿井通风及水、火、尘、热害防治 矿井“应急排水 - 快速清淤”的固液两相流数值模拟……………………………………郝传波,蒲文龙,张国华(232) 管道输送煤泥快速清淤的固液两相流规律的数值模拟……………………………………………郝传波,蒲文龙(238) 高抽巷抽采负压对采空区漏风及自燃带的影响……………………………………………刘佳佳,王 丹,高建良(245) ·Ⅱ· ·2·安全科学与工程 矿井排风热回收上喷淋液滴运动模型及其优化……………崔海蛟,王海桥,陈世强,赵 杰,贾 腾,章晓伟(251) 不同装载情况下矿井活塞风效应的数值模拟……………………………………彭 云,赵伏军,黄寿元,刘 畅(257) 区域式通风系统的稳定性……………………………………………………………………………王洪粱,张迎新(261) 矿井活塞风效应数值模拟………………………………………………………………………………………彭 云(265) 湿式共振栅阻力特性的实验研究……………………………………………………………赵 杰,王海桥,陈世强(270) 单巷长距离快速掘进通风系统风筒吊挂技术………………………秦宪礼,白枫桐,刘永立,刘新蕾,董长吉(275) 采煤工作面进风顺槽空冷器的位置布置优化……………………………………王 浩,黄 明,孔 松,董占元(280) 通风系统合流三通导流构件的优化与降阻特性……………王海桥,吴志荣,陈世强,黄俊歆,郭 华,宋文汉(285) 方形与圆形管道内多孔介质渗流的实验研究…………………………章晓伟,王海桥,陈世强,罗聪亮,彭 莹(291) 全断面快速掘进煤巷粉尘的分布规律………………………………………………………刘永立,刘 迪,沈 斌(295) 基于遗传算法的煤矿粉尘浓度测量装置优化……………………………………刘丹丹,刘 衡,李德文,景 然(300) 测量口壁面粗糙度对 PM2.5 流动特性的影响……………………………………刘丹丹,郝文亮,汤春瑞,景 然(306) 凡口铅锌矿井下破碎硐室除尘系统的实验研究………………………罗振江,陈智雄,宁赛力,吴志荣,郭 华(309) SDS 促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响……………………………王洪粱,张保勇,徐海梅,李智峰,韩永辉(313) CO2 水合固化相变的热力学特性………………………………………王洪粱,张保勇,沈 斌,辛 嵩,秦宪礼(317) 二氧化碳水合物浆的蓄冷特性……………………………………………………王洪粱,沈 斌,刘新蕾,秦宪礼(321) ·Ⅲ· 安全科学与工程·3·  24  1  Vol. 24 No. 1          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014  1    1,2  , 2.   ­€‚ƒ„ Jan. 2014  1,2  , 2,3   (1.  ,  150022; †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“”•–,  150022; 3.  —˜,  150022) ":  。 ­€‚ƒ„, †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘ 0 25 mol / L SDS ’“” !  ,›œžŸ¡ •–—˜™š ¢£¤, ¥ ¦§:žŸ ¨©ª «¬®¯ I ®°± II ®,²³ 4 0 ~ 7 0 MPa ´µ¶·žŸ ¸¹†‡º,†»¼½¾ 13 7 ℃ ,½¿‡ÀÁ ÃÄ, ťį。 ;žŸ· #$%:žŸ; ; ; ; ÇÈÉ doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 01 009 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2014)01- 0038- 05 +./01:A Effect of propane on phase equilibrium of gas hydrate WU Qiang1,2 , ZHAO Meirong1,2 , GAO Xia2,3 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. School of Architecture & Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:An effective improvement in the thermodynamic conditions of phase equilibrium for the gas hydrate holds the key for the industrial application of hydratebased technology. This paper introduces the efforts aimed at obtaining phase equilibrium conditions for four kinds of different gas mixtures using the visual hydrate phase equilibrium equipment, combined with the temperature search method and the direct observation method, and analyzes the effect of propane on phase equilibrium of gas hydrate. The results show that the addition of propane permits the hydrate structure to be changed from type I to type II; with the pressure experiment condition of 4. 0 ~ 7. 0 MPa, the gas hydrate phase equilibrium temperature is al lowed to rise by as much as 13. 7 ℃ ; and an increase in propane content produces a better improvement in the phase equilibrium condition. Key words:propane; gas; hydrate; phase equilibrium; hydration storage and transportation 2345: 2013 - 12 - 29 6789: Š‹™š†›œž(51334005,51174264,51274267,51104062) ;ŠŸ¡¢£¤¥¦€¡¢§¨©ª«¬®”•–¯°†› œž( MRE201008) :;<=>?: ± ²(1959 - ) ,³,´µ¶·¸¹,º»,¼½,ˆ‰¾¿:ÀÁÂçÄÅ,Email:wq0160@ sina. com。 安全科学与工程·1· =1 < 0 ; 39 :,„:[\]­€«¬®ŒŽÏÐ          21 ,    €‚ƒ„ [1]  ,   。 ­€ ‚ƒ ( CH4 、 C2 H6 、 C3 H8 、 C4 H10  CO2 „ )    †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’ “ † ” • – 、 — ˜  ™ š 、 › ’ œ ƒ ˜  [2 - 3]  ,žŸ¡“¢、£¤¥、¦‚§¨©ª [4 - 5] Fig. 1 «¬®‹ ®‹ŒŽ»¼½¾¿ ˜ÄÅ。 ­€˜ÀÁÂà ­      。 ¯°±² ³´µ³¶·¸†, ¹º­€«¬  1 2 '1 DEFGHIJ@AKLMN Experimental setup for high pressure test @AOM ŽÚ SDS °±ù², þ ƹˆ‰ 、 Š‹ ½ Ç È É  Ê Ë Ì   † ‡ Í‰Î Ï Ð ‚ ƒ    « ¬ ® Œ Ž  » ‡ 。 Ñ çڂïò “  ” 、“  ” , ‰ÿƒù SDS îïÂ^ƒ˜, ÿÇ~¡ ÒÓÔÕ   Ö ×    Ø Ù Ú Æ ¹ Û Ü Ý “Þ ‰ 、 CP / THF / TBAB „  ‹  Ê Ë É ½ Õ “。 ³][\,´™µÝ]¶Â^ƒ˜,Æ¹­ €€‚މ 0 25 mol / L ñòóôÉ SDS îï ßà á Œ Ž ‘    « ¬ ® Œ Ž ½ ⠘ ã [ 6 - 11] 。 åæ ç [ 12] 、 è é ê [ 4] „ ë ì í  î ï ä çËðñò ó ô É SDS õ   ‚ ƒ    ¡ “ ö÷ºøÇÈù , úûüý SDS þÿ ~   ¡“ö÷ºø    ,   þ       ç   Ú ‚ ï  ò  “  ”、 “  ”  [ 13]  。 } , ÊËñò ó ô É ´ µ Î , Ë ð ‚ƒù ÿ ¾ ¿ ­ €     ‹  Œ Ž    ,  û, ú ‚   ‰   Ê Ë É | { ‘ ­€«¬® Œ Ž ⠘ ã ä ,    ‚  ¾ ¿ù   ž Ÿ       。  Ö   × ç,·¸Š‹ p0 4 0 ~ 7 0 MPa ŒŽ‘¡“« ¬®ŒŽ。 žƒÂ^¹›ºñ 1。 筀‚ƒŽ `@?»‚ƒŸ©¼½¾¿;ÀÁ SDS;>• Ã。 ‚ƒ Ý : ‚ Ä I  φ ( CH4 ) 85% 、 φ ( O2 ) 3% ,φ( N2 ) 7% 、 φ ( CO2 ) 5% ; ‚ Ä II  φ ( CH4 ) 70% 、φ( O2 ) 3% 、 φ ( N2 ) 22% 、 φ ( CO2 ) 5% ; ‚Ä III  φ( CH4 ) 85% 、 φ ( C3 H8 ) 5% 、 φ ( O2 ) 3% 、 φ ( N2 ) 2% 、φ( CO2 )5% ;‚Ä IV  φ( CH4 )70% 、φ( C3 H8 ) 10% 、φ( O2 )3% 、φ( N2 )12% 、φ( CO2 )5% 。 P1 Table 1 DEQGR SDS ST&FGUV@AWX ‚ƒ ¾ ¿ ­ €    « ¬ ®  ‹  Œ Ž  ­,  ­ € €  ‚ ç Ë ð Æ ¹ Þ ‰ [ \,   ñòóôÉ SDS |{‘ , [\]­€    ‹«¬®ŒŽ Ï Ð ,   ‚ [ \ ­ € €  ‚ «¬®ŒŽâ˜ãä½ÇÈ 。 1 1 1 Experimental parameters for gas hydration curing in SDS water Â^ ­€ Â^ ƒ˜ ‚Ä ÅÆ 1 I 1 -1 1 -2 1 -3 1 -4 2 -1  @ABC 2 II _¢£ ¤ , þ ¥ ¦ § š    ¡ “ 、 ¡ ¨ í Í , ˆ‰ - 10 ~ 50 ℃ , © Š 20 MPa; › œ ƒ ž ˜ ™ þ ÿª“Â^ í Í ç « ¬ ­ ˆ ‰ 、 Š ‹ „  º › œ ®¯ 。 ·2·安全科学与工程 3 III IV 2 45 ~ 17 51 3 27 ~ 4 08 7 5 71 ~ 24 23 4 72 ~ 7 11 4 5 7 5 6 5 83 ~ 24 22 1 85 ~ 19 20 3 21 ~ 22 85 4 77 ~ 7 09 3 08 ~ 24 11 12 45 ~ 23 62 12 11 ~ 20 03 13 67 ~ 22 85 16 95 ~ 24 33 4 -2 5 11 96 ~ 19 57 4 -4 7 6 3 41 ~ 4 12 3 81 ~ 5 12 7 4 4 38 ~ 6 09 1 46 ~ 18 87 3 -4 4 -3 p / MPa 3 51 ~ 5 18 4 3 -3 Â^|{ 2 34 ~ 16 75 3 -1 3 -2 t/ ℃ 5 6 6 4 -1 4 4 2 -3 2 -4 Â^ƒù ­ €    « ¬ ® „  ^ † ‡ , ˆ 1 ‰ Š 。 ‹ † ‡ Œ Ž þ ‘ § Š   ’ 、 “ ˆ”•– 、 — Š ˜ ™ 、 ˆ Š š ‡ ˜ ™ 、 › œ ƒ ž ˜ ™Ý“ 。 ç Ÿ ¡ î ï      ’  150 mL 2 -2 p0 / MPa 4 43 ~ 6 11 3 35 ~ 3 98 4 25 ~ 5 08 5 18 ~ 5 92 6 13 ~ 6 97 11 34 ~ 16 75 3 14 ~ 4 05 13 78 ~ 23 31 4 74 ~ 5 97 16 51 ~ 23 55 3 88 ~ 4 91 5 69 ~ 6 99 40 ¥ 2  2 1  ¦ § ¨ ©  ™ ™ « 24 ¬ ª  4 - 3 ,  2。                                     3  2 Fig. 2  Relationship curves of temperature and pressure of  Fig. 3 Typical pictures of gas hydrate formation and decomposition of gas 4 - 3 hydrate formation and decomposition 2  2  ,A - B        ,     ,  , ; ,    B   ,  ¡¢   ¹ º»  3a   ;B - C           , ­€‚ ,  ƒ„ ,  ‡„ C ; 1 I  , ­€‚ƒ C †† , €‚ †ˆ , ‰ ‡ˆ‰ , ‡ D ;C - D  Š‹ŠŒŽ ,  ‘ ; ’‹ 2 II Œ , Ž“        ,D - E      ”‚ , •– ’— ˜  E ,™ ƒ‚ , ‘ š  ;E - A  ‡ ˆ    ,          ›“ , - - œ” žŸ , š , ¦ AB § •¨© ªŠ–«ƒ  𝰱²³––´› —˜ªŠœ –   , ž Š µ ¶   4 IV —˜‚ ™¬® 。  。 III , ‡ A ’ 。 ‡ A     Ÿ  3 ¡¢ £ ,  3b  ; ¤¥ƒ‡ˆ ƒ ,  curing in SDS water   ƒ — ˜ ¬ ®, · Š  ¸   2 2 2 2 2 1 ­ Phase equilibrium date for gas hydration   ,  †  SDS  Table 2  4 - 3  p0 / MPa —˜¬® t/ ℃ p / MPa 1 -1 4 5 38 3 859 1 -2 5 6 76 4 561 1 -3 6 8 61 5 423 1 -4 7 9 97 6 313 2 -1 4 4 98 3 882 2 -2 5 6 49 4 848 2 -3 6 7 78 5 567 2 -4 7 8 41 6 261 3 -1 4 16 50 3 950 3 -2 5 18 60 4 990 3 -3 6 19 80 5 920 3 -4 7 20 80 6 860 4 -1 4 18 50 4 020 4 -2 5 20 20 4 880 4 -3 6 21 70 5 940 4 -4 7 23 10 6 890 €  ¼½ 2,« —˜ 4。  4 ¾,£¤¿À,  1、2  安全科学与工程·3· ·1 ¸ ¹  3、4 ;  ,  4 >  3 >  1 >  2。 ®— I „, ¦Ÿ —‰Š ƒ。 § ‡ˆ— ¨ –† I „¯œƒ —›Œ°š›Œž ; ‰œŠ II „, €˜©„—, ,    :  2 - 2 , 4 8 MPa ,  6 5 ℃ , 10%  4 - 2  ,  20 2 ℃ , 13 7 ℃ ,10%    ­ € ‚ ƒ 67 8% ; 1 - 1 , 3 95 MPa ,  5 9 ℃ ,  3 - 1  , 16 5 ℃ ,  10 6 ℃ ;5% ­€ ‚ ƒ 64 2% 。  „ 。  €†ƒ‡ˆ‰Š ,10% ‹Œ 5% 。  , €†‹Œ‰ŠŽ‘, ’ ƒ,‹Œ ­。  Ÿ‰Š II „ ± œŠ—›ª¨€˜ «¬,£œŠž²  I „ II „®, ‚‰Šš¯ƒ。 °³Ÿ±,  €†¢‡ˆƒ„£ I „“ II „,   II „‰Šƒ I „,¦, ´‹Œ‡ˆ。 „ ’„ƒ, ‰ŠŽ‘‹Œ „­,¤„¥Ÿ–†š›Œ ‰Š II „ ²µš’—›Œ, ¨¶—— €˜³´µ¶, €š¨¶—Ÿ—›Œ §˜,– II „‰Š¢·ž¥€, š‰Š,,„ƒ’‰ ŠŽ‘‹Œ„­。              41 ª,¶:‡ˆ«¬              Fig. 4 '4 n@AOMFGHhijop Comparing curves of phase equilibrium of gas hydrate formation for four systems 2 2. 2 '5 Fig. 5  €‚“,€†‹”ƒ•„,– ‹Œ‰ŠŽ‘。 †, —‡ I、II ˆ—€˜‰™‰Š I „, —‡ III、IV [3] ƒ„¡‹” 。 ¤Ÿ¥–—  ,ƒ”Š€¡”¦,—€˜—  Schematic diagram of hydrate equilibrium for multipleelement gas Table 3 ‘Ÿ,¡’‰‰Š I „,¢ƒ„£ I „“ II „。 , ‰ŠŽ‘”•  qrROFGHhijstuv P3 šŠ€˜,‰™–† II „‹ š› Œ ,œŠ II „,  5, Žž‡ˆ  §˜, ™šš€˜—‰Š [14] ¨© ,—››’ ¥, šš€˜—‰Š         I e、II eFGHYwWX Structure parameters of type I and type II hydrate ›Œ› ›Œ¸¹ / nm ƒ ›Œ ± Ⅰ — 5 12 2 0. 395 š 5 6 6 0. 433 — 5 12 16 0. 391 š 5 6 8 0. 473 12 2 Ⅱ 12 4 º» ¼ 6X·2Y·46H2 O 8X·16Y·136H2 O Ÿ—› ¨© ª, œ ¤ II „«¬ž,  3 Ÿ¡。 II „ 𛢣€—› ›’¤ I „¤¥, ¦ II „‰Š ·4·安全科学与工程 3  (1)  ½       ¾› 42 Ã Ä Å Â ,  13 7 ℃ ,   。 (2)  À [6]  [7] HOLDER G D, MANGANIELLO D J. 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": ,   ­€‚ ƒ,„ TBAB、THF † CP ‡ˆ‰Š‹ ŒŽ‘’,“ Chen - Guo ”•– —˜™­€’š。 “›œ:‡ˆ žŸ¡¢ £¤,THF、TBAB † CP ž¥¦§ 36. 5、14. 9、5. 1 MPa,¨©¥¦§ 38. 8、17. 2、6. 5 MPa, ª«›¬©®¯ °± THF、TBAB、CP。 #$%: ²³; ;  ; ´µ  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 001 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0235- 05 +./01:A Effect of thermodynamics promoters on phase equilibrium of mine gas hydrate WU Qiang1,2 , ZHANG Jiahao1,2 , GAO Xia3 , LIU Chuanhai1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Centeral Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an effort to investigate the influence of thermodynamics promoters on the gas hydrate phase equilibrium. The investigation is performed by obtaining gas hydrate phase equilibrium pa rameters in three kinds of promotion system used in THF, TBAB and CP using a transparent experiment device for gas hydrate phase equilibrium; and analyzing the experimental data in combination with the calculated values of ChenGuo model. Results show that the three thermodynamics promoters leads to an improvement in the conditions of hydrate phase equilibrium, suggesting an average pressure reductions of 36. 5, 14. 9 and 5. 1 MPa and the maximum pressure drops of 38. 8, 17. 2 and 6. 5 MPa respectively in the of THF, TBAB and CP, as occurs when the three thermodynamics promoters have an impact on the gas hydrate phase equilibrium in a descending order of THF, TBAB and CP. Key words:gas mixture; phase equilibrium; thermodynamics promoters; gas hydrate 2345: 2015 - 12 - 14;“”•: 2016 - 03 - 16 6789: –—˜™‡š›œžŸ(51334005) ;–—˜™‡šžŸ(51334005;51174264;51274267) :;<=>?: ¡ ·6·安全科学与工程 ¢(1959 - ) ,£,¤¥¦§¨©,ª«,¬®,¬®¯°±,‰Š²³:´,Email:wq0160@ sina. com。 236 ) ( ' º œ  Õ Õ % 26 $ & ꍏ、 0  、 ê뭀à、 ‚ê ­€à、Ç¿ƒùê„、  †‡ˆ„‹@? ‰„–Ȇ。 ӄꍏ[Š‹ 。   , ,,,   ­€‚ƒ„, †‡ˆ‰Š ‹ŒŽ。 ‘’“, ”•–—˜™š›œ [1] ž—Ÿ¡¢ - 10 ~ 50 °C,ŒêŽ‘ 20 MPa;  Š ‹ - 15 ~ 90 ℃ ,’ ± 0. 2 ℃ ;êë­€à“ ’ ± 0. 01 MPa; ‚  ê   ­ € à “  ± 0. 01 ℃ 。 ’ 。 £ ¤ †    ¥ ¦ § ¨ , © ª        «¬ ®      ¯ ° ± ¥ ¦ ² ³ ´ µ š ¶   · 。 ¸¹ º » ¼ ½ ¾ ¿ À Á Â Ã Ä , Å Æ  Ç [2] Ț  、 É Ç Ê † [3 - 4] Ë Ì Í  Î Ï ½  [5]     –ÐÑÒ      ¯ ° ± ¥ ¦ , Ó „ Ô Õ Ö ×»ØÙÆÚÛ 。 Atsadawuth Siangsai – [6]          Ü ÇÝÞß à ¸ á â ã    ä † Ã Ä , å æ THF ²Ïç è é     ä † ê ë ; ì í î – [7]  ïÅÆ THF è«éð¡ñ²ä† °±ê ë ; Yang – [8] Fig. 1 » Ø ò  ó Í  „ THF ‹ SDS ôõÉö CO 2 + H 2 ô¤†²÷ ëՋøëÕÑÒ , åæ THF ùúË« ûü ¤ † ý þ ÿ ~ , } ² |    é   ä † ê ë ; Mosayyeb Arjmandi – ^ ;Mohammadi – [10] »Ø{Þ Ñҁ »Ø TBAB ö ô   ( CO 2 + H 2 / CH 4 ) ¯°±ÑÒ , åæ TBAB _`é  ä † ê ë ;Sun – [11] ÃÄ@?>¯^ ¥¦âã CP õÉÇä †    ¯ ° ± ê 돒ŸÇ ; – [12] 1 2 1  High pressure experimental equipment for gas hydrate test  ”•,TBAB –=—˜™ [9] TBAB 謮䆥¦ , [\Ï , ]^ TBAB õÉö  TBAB ‹ CP Î Ï=ך›„² CO 2 , »Øåæ CP  é CO 2 ‹ N 2 ²ä†¯°±¥¦ 。  ,THF、TBAB ‹ CP ö    ä † Ð « Ñ Ò , «éä†êë 。 ÃÄ. ˜™Ÿ¡’›Ô¼«‘¢£äœ, šïŸž=;CP –=¤™-¥Ô¼ž=¦äœ,šïŸž=;  ƒ G1 : φ ( CH4 ) = 70. 0% 、 φ ( N2 ) = 23. 7% 、 φ( O2 ) = 6. 3% ,,+*§Ç«‘¢£¨ :¿=Æ 0. 6 mol / L,ÃÄÇ©> 1。 1 Table 1  ÃÄÇ Ⅰ ÑÒ 。  1 1  ö»Ø¸, ÃÄ/. Ⅱ Ⅲ » ÃÄ, 1 。   · 150 mL  :¿= 1 -2 p0 / MPa 3. 6 1 -1 G1  hydrate phase equilibrium experiments ÷ëÕ:¿=ö¯°±² 1  。 Parameters of experimental systems for gas ƒ õɄç ¯ ^  Ç È š ²    , Þ     × š ’›Ô¼»Øäœ, šïŸž=;THF –=— <’“ ,  ¾ š  ; ^ –   ²   : ¿ =    š THF 4. 5 1 -3 4. 9 2 -1 2. 7 2 -2 TBAB 3. 4 2 -3 4. 3 3 -1 5. 0 3 -2 3 -3 CP 5. 4 5. 6 安全科学与工程·7· Ö3 š 2 × Ø,¾:¹€º±˜² 2 Table 2  2 1  ,    , 。  : ,  , ­€ ‚,ƒ „  †,ƒ‡„ ˆ‰Š‹,Œ Ž ­€,‘’ “‚”•–ƒ„ † , ‡ˆ 2a;  ‰Š‹Šˆ‰—Œ, Ž˜™—Œ‘’“ š,ƒ„” •–›œ, ‡ˆ 2b, € žŸ,‘  –—˜„‰,“š ™¡š¢,›œž ,­€Ÿ   ; £¡Š¢,£¤¥ ¦  ‡§, ‡ˆ 2c, ¨„ ©¤ª¥¦ ,‡§«š€¬¦­€, ®¦,  €¬¦’§¨‘,©¯°‡§š,Œ  t, € p, ±€²³–´ªµ‰ š, ‚,  ¶«·¸ ,‡ˆ 2d,¬¦¯ t, ¹°‡§, ºŒ »¼½, •¾–¿, À t、p Á, ¨Œ  €—。 ¬„®‡¯Ã°± ˜² ³´µ¶›, Ä®·¸  Ãŏ€Ə¾,  Chen - Guo ¹€ºÇÈÉʔÃË ¸ ÌÍ€—。 ÃË—†Éʗ º“ 2 ÅÎ。 237 ÙÚ ƒÏ  Experimental data of gas hydration parameters of phase equilibrium t / °C p / MPa p c / MPa 21. 2 2. 6 37. 8 22. 3 3. 5 39. 1 1 -3 23. 1 3. 7 42. 5 2 -1 14. 2 2. 4 15. 8 14. 9 3. 1 17. 1 2 -3 16. 7 3. 9 21. 1 3 -1 7. 9 4. 7 7. 9 10. 4 4. 8 10. 3 11. 6 5. 3 11. 8  ±˜² 1 -1 Ⅰ G1 Ⅱ Ⅲ 1 -2 2 -2 3 -2 THF TBAB CP 3 -3 2 2   »‡¯¼¨¹€º±˜² ¸ ŏ µ ¶Ð,ÑÒ - €ÓÔÕÖ,ºˆ 3 ÅÎ。 ¼¨¹€º±˜²    ¾     € —   × ›, THF  Ø Ð †€—½¸ 36. 5 MPa,TBAB  14. 9 MPa,CP  5. 1 MPa, Ù ¸   ³´Ú¼¨±˜² ³´®¿À«Á, ÛÜݻޫ [13] ÂÃÄÅÆßÍàÇ 。 ‡¯È, ƒ ˆ އŒá´ †“á´,Œá´“á´ÉâÊ“£ Ë,“á´ã®·äå Žã。 ¼¨¹€º± ˜² THF † CP ˆ     [14] ŽÚæç ,Ì Øè§’  ±˜²‡½éê ‡ [14] ˆ‡, ‡ëìŠ£Ë  , £Ë  ÍíîȊ‹ïÎÉâÊ£ Ë,ðŒˆÏÁÐñ, ±˜²‡òó›, ôÑ a b ›Ð,¥Ò‡õäå¯Ð。 ö Ž ±˜²Ó ÷øˆ , ù¼¨±˜²¸   ‡½úûˆ£ËîȊ‹Ä®üýœÚ «ÆÁ,Å· ƒˆ ÅÄ€›。 Ô ±˜² TBAB ,  ‹È A È þ B È, ÿՍ½ ‡úû~ˆ”îÈ      c d  2 2 - 3  Fig. 2 Formation and dissociation process of hydrates in 2 - 3 system ·8·安全科学与工程 + 12 2 —},TBA |{[‡˜™›î (5 6 þ 5 12 6 3 ) [13] ,›‡˜™î,À҇ ˜™,‘›î¥Ò‡Ä®˜™ÍíîȊ‹ ïÎÉâÊ£Ë, ‚¥Ò ˆ\,] ^œüý, ‚¥Ò €。 238 Ä Å Æ Ç  ™ ™   ž ,           a TBAB  ¥¦€‚ š  ƒ „ , § ­        °“ 2. 4 ~ 4. 0 MPa , THF                         b  (1) ,THF  TBAB      THF  22. 2 °C,TBAB  15. 3 °C。 (2 ) CP           4. 7 ~ 5. 3 MPa,  12 °C, THF  TBAB   3. 9 MPa ,‰          ‘ ‡ 3. 7   23. 1  16. 7 °C, ±“ CP 。 (3) THF、TBAB  CP ²³ŒŠ‹¢£  ‰,‰ œ‡ 36. 5、14. 9、5. 1 MPa, ¥¦Œ ´Š‹ THF、TBAB、CP。   †‰¨ ©‡§ª«¬‚ˆ®¯ 。 3   œ     6 . 5 MPa。 ˜  ™ ­ € Ÿ , THF ¡ ¢ £  Ÿ       ˜  ™ „ Š ‹ Œ  ’ ¤ , CP  ­ 。 “ ˜™ ­€¡   É 26 Ê ¼ 17 . 2 MPa,CP         œ  Ž — , THF     œ     38 . 8 MPa, TBAB     œ       È      :     Fig. 3 3    Phase equilibrium conditions of different solution systems   ,             ,       ,                   。 2 ,THF  TBAB             : [1] TBAB  15 . 3 ° C,  [2]  4 . 7 ~ 5 . 3 MPa  ,  ‘  12 ° C,  ’  “ THF  TBAB         , ”    ’‘“ THF  TBAB            ™  。  3  •  – ,   ‚ Ž—˜ ­€       š “ ›    ‰    YANG M J, SONG Y C, LIU Y, et al. 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TBAB  ­€ CO2 ‚ƒ  CO2 [J].  , 2012, 31(7): 1442 - 1448. „ [14] ,  ‰ [J].  , 2014, 42(3): 42 - 48. , . THF †‡­€‚ƒˆ Š‹ŒŽ‘[ J] . ’“” 203 - 208. , 2009, 38 (2 ) : (   )  24  1  Vol. 24 No. 1          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014  1   Jan. 2014  1,2,3 , 1 (1.   ­€‚ƒ„ †‡, ˆ ‰Š 221008; 2.  ‹Œƒ„Ž, ‘’“ 150022;  3.  ”• –—˜™‹Œš›  †‚œž‡Ÿ¡¢, ‘’“ 150022) ! ": , ­€‚ƒ ŒŽ‘’。 “”•– „ †‡ˆ‰ Š ‹( CH4 - CO2 - C3 H8 - N2 - O2 ) —‘’˜™,˜ š›ˆœž,Ÿ¡‰‹¢£¤’¥¦。 §¨ ©ª,«‘’¢¦¬ ®¯°±²³;´µ  ¶·¸°。 “”¹º»¼ ½¾¿®ÀÁ, ÂÃÄň‰ ŒÆÐÑÒÓÔ ŒÆÇÈ。 ÉÊ:Ë«ÌÍÎÏÅ ,±ƀÕÖ× ØŒ。 ; ; ; ŒÇÈ #$%: ‹¢ doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 01 010 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2014)01- 0043- 05 +./01:A Induction time distribution of gas hydrate under different driving forces ZHANG Baoyong1,2,3 , CHENG Yuanping1 (1. National Engineering Research Center for Coal Gas Control, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221008, China; 2. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is focused on evaluating the effect of the driving force on the induction time distributions during the hydrate formation for different gas mixtures containing CH4 - CO2 - C3 H8 - N2 - O2 . The evaluation consists of conducting hydrate crystallization experiments using the visual high pres sure cell and forming the empirical relationships between the induction time and the driving force, based on the induction times under four driving forces and combined with the secondorder polynomial. The study finds that the induction time tends to decrease with an increase in driving force for the same gas mixture, while there occurs a large difference among the induction time for different gas mixtures. The paper also discusses the mechanism of the effect of the driving force on the induction time during the hy drate crystallization process using the variations of the partial molar Gibbs free energy with the driving force. The analysis concludes that the driving force promotes the hydrate crystallization in a range while the higher driving force inhibits the hydrate crystallization. Key words:mine gas hydrate; driving force; induction time; crystallization mechanism 2345: 2013 - 12 - 29 6789: ‚£¤𥦧(51334005,51174264,51274267,51104062) :;<=>?: ¨©ª(1982 - ) ,«,‹¬®¯°±,²³´,µ¶·¸, baoyong2002@ 163. com。 †¹º:  »­¼½¾¿ÀÁÂ,Email:zhang 安全科学与工程·11· 44 0 >  = < ;  ü   / 24 . : „ÍÅŠ (150 mL) 、 ³Í‹Œ×、 ëÍ×Á Ϟ‹Œ×Ž‹“”Êˑ’,   、   、 、 [1 - 5] ,  ­€‚ƒ„  †。 ‡ˆ‰Š‹ ŒŽ “” 1 。 •‘’‹‚–µ„³ ³†Ë ‡,³Ø — ›   - 10 ~ + 60 ℃ , ³ ˜  Ø ™ 0 5 ℃ ,Ï•™ š 0 1 ℃ , ›œÊ˜üž Ÿ¡›³。 ¦—–µˆ‰„ÍÅŠ。 Š‹ „¢Ø£¤ß¥¦,ˆ§¨¨©、 _ , ª«¬ Í 20 MPa, ®  ³ Ø - 10 ℃ ~ ‘,’“”•–‹ƒ„ —˜™š  ‹›œ, žŸ¡¢“” 50 ℃ ,®Ϟ‹Œ×ÿ¯‹Œ³、ÍϞ, ° ƒ„£•¤Œ‹。 ³Í±²。  ¥¦ §¨©ª [3] [1] «¬®¯‹‡ˆ 。 °±² ƒ„ ƒ„{ÿ Δp ´µ¶“”š  tind ‹‡ˆ,³ÊË×´Þ 1 。 ™³´µ¶·¸• ( ¹º 、 »º 、 ¼º 、 ½¾ ¿À Á  ¿ à )  Ä  ‹   Å     Æ Ç w( NaCl) = 3 5% ‹ÈÉ¥¹ºÁ½¾¿À  Ê Ë ,  Ì ÍÎϚ [3]    ‹ ‡ ˆ Ð Ñ Ò • Ó ; Ô Õ Š  ƒ „Ö¹º           ‹  ×,  ÊËÞß , øÑ³Ø¶ùúÍûü ,CO2 É¿ ‹ýû þ ,       û ü ,      Ò û þ 。 ’™ÿ ø ³ Ø ¶ , ~   ×  Ä   ×  ä [9 - 10] 。 탄 Íëü  , ·Ä} ¥ ì  ~      |     ‹ Ñ , Äׁä , ™øÑÍ [11 - 12] 。 ‹È³ØÆø¨ Ï  , Ç~Ø ™øÑØ ÿ´µ¶šÒ•ύ 0 5% ‹ NaCl ÈÉ ×¥¡¢“”ÊË, Æ[ 𓔉 ‹‡ˆ “”\­ƒ„€Ñ。 1  1 1 @ABC € ­            '1 DEFGHIJ@ABC Fig. 1 Systematic diagram of highpressure experimental K1 LMNOPQRSTMFGHUVWX@AYZ equipment for gas hydrate crystallization Table 1 ÊË  × A G1 ‡ , ’‡ˆ“”‹ ˆ“”‹ •–Š。 ŽŸ,š“”™{  ‚ [7] íîï ð Ö    ¦   ñ Š Ö    ‹  ; òó [8] Š Ü ‹ ô õ ö ÷ ½ ¾ ¿ À     ­   ÊË , ƒ„®ÝÞß ,CO 2  ‹Ïàášàâ CO 2 ‹Ò š CH 4 - CO 2 è ƒ„é˜ , è    ¥ CO 2 ê Ò ‹ ë ì   •ÓÖ³ØÁÍš¹ºÙÁ½¾¿À [6] Ù ‹ ‡ ˆ ; Ú Û  Š Ü Ö ½ ¾ ¿ À  ãä ; åæç    B G2 , C G3 Experimental conditions for systems ÊË ÊËö÷´µ µ¶ w( NaCl) / % Δp / MPa 1 -1 0. 50 1 -2 1 -3 0 5 1 00 1 50 1 -4 2 00 2 -1 0. 50 2 -2 2 -3 0 5 1 00 1 50 2 -4 2 00 3 -1 0. 50 3 -2 3 -3 3 -4 0 5 1 00 1 50 t0 / ℃ 12 16 14 2 00  ÊË]^‚ƒœ‹ƒ„³ ·12·安全科学与工程 ³†Ë‡、 ˆ‰ ÊË¥`@?·ßí«¸¹º œ‹þ¸•“”è。 ¸ •: G1  ´1 µ 45 ¶·,¸:†«‚ƒ©”•ŸŒŽ‘’–± φ( CH4 ) = 85% 、 φ( CO2 ) = 5% 、 φ ( C3 H8 ) = 5% 、 φ( N2 ) = 2% 、φ ( O2 ) = 3% ;G2  φ ( CH4 ) = 70% 、 φ( CO2 ) = 5% 、 φ( C3 H8 ) = 10% 、 φ ( N2 ) = 12% 、  φ( O2 ) = 3% ;G3 φ( CH4 ) = 55% 、 φ ( CO2 ) = 5% 、 φ( C3 H8 ) = 15% 、 φ( N2 ) = 22% 、 φ ( O2 ) = 3% 。   NaCl ,   。 1 2   (1) 。   60 mL   、 150 mL 、   w( NaCl) = 0 5%   、 、 、  ­。   €, ‚ƒ„   (2)      。 ‰    ‡   Œ Ž  ƒ, ˆŠ 。 ­ ‘’“ €‚ƒƒ , ”• , Œ„ †– , —‡˜ , ™ ˆ‰š    。 †‡ˆ ‹  , ‹   ›‡ , ‚ƒ ­š Š 、 ˆ‰ 。 (3) ŒŽ‘’œž。 “Ÿ¡¢£œ¤ ”•–—ŒŽ‘’, ‰  ˜™ CCD ¦§‘¡§。 “Ÿ ,¨›©ª«¬œ®‘’¯ –—ŒŽ‘’。 2  2 1  žŸ C   2  C  3 - 1  Fig. 2 3 - 1 ° , ±²³´¡¢– ­ƒ 181 min ‘ , ‡¸¹º»¨›¼½¾ ¿À , ¶· 2a Á ; Š 202 min ‘ ,    ‡Ÿ¤Â¼½¥®À¦€ , ¶· 2b  Á;‚ÃÄÅ, Š 233 min ‘,    ‡  § ¨ ¼ ½ Æ Ç À    ¦ €, ¶ · 2 c Á ; È Š     Š 275 min, †É ©ˆ , ‡Ê˦€ , ¦€š¥ , ¶· 2 d Á 。 ž  Ÿ 3 - 1  °,      ¦ € p - T - t–ÌͶ· 3 Á。 η 3 £ ­ 181 min ‘, ‹ «žª›, ÏЫ‘£Ñ ‘’ª¦Ò–,Ӎ¦€,¬Ô¡›Õ® Ö׍。 test system 3 - 1  ”•Ÿ˜™ 。 µŸ˜™¶· 2。 £ Typical photograph of hydrate formation in                š¥ƒ, ™            3 Fig. 3 2 2  3 -1   -  -   Variations of pressure and temperature with time during hydration formation process for test 3 - 1  ؉š¯, Ù¨ÚŸ £Û܆« ©°€ŒŽ‘’–±ÝÀ·, ¶· 4  ‚ƒ„ Á。 Î «Þ:Ÿ A‹C ”•Ÿ ¦€ŒŽ‘’ t ind ‚‚ƒ Δp ²³ˆß; ³Ÿ 安全科学与工程·13· 46 Å Æ Ç È  B ,t ind  Δp  。  Δp≤1 5 MPa ,       ,     。  C ,  G1    2 MPa É  ‡ ‡ Ë 24 Ì Ê ™,‚”¦ 0 980、1. 000 ¯ 1. 000。 § ,ª¡«¬Ÿ§¨©ª¢ §  — 5 §«:(1) ¬‹ ®¯°,  °¤ 1 3 MPa ,  ”。 NaCl  0 5% , 3 - 1   G1 ±  ±¤ G2 ˜  G3 ;  ¤ 1 31 MPa ,  G1   71 min,    3 - 1   110 min; 3 - 3 ,  1 5 MPa , ±  0 5 MPa    181 min; 3 - 2 ,  1 0 MPa ,   °¤ G2 , ¤ G3 ;  °¤ 1 2 MPa ,  G3 ± ­  ­ 153 min,  28 min, 3 - 1    3 - 2   ­ 43 min; 3 - 4 ,  2 0 MPa ,  € 8 min, ‚ƒ 3 -1   ­ 173 min,ƒ 3 - 2   ­ 63 min,ƒ 3 - 3   ­ 20 min。 ±¤ G2 , ¤ 1 2 MPa,  ¤ G3 。 ²²³³  G2 ±  :´µ€¶Š·•Œ±´  ’“‹†—,µ †¸, ¶’†—¹º; ®·¸» 85%  º¼,·¸» 55%   ± (2)    ,®·¸» 70% ¹º¼°。 !"# !!" ¹ ¹º¡ !## '4' &%% '"# (%% 44 "5 &6 "% 76 "!87 "' )*+,-.)* )*+,-.)* $"% 9' &4 4 % : %/",012  '4 ; <  (,012  (3",012  &,012   /()*+0&((&12&&3456!&32"  /!)*+048&7!22395!&"  /&)*+0!4&7'&'325!&" %3" rs@AYZSDEtYFGHu^UVWX(v Fig. 4 Induction time distributions during gas hydrate crystallization for different experimental system ,  „ † ,   。  ’“ Œ ” •–。  B , 2 - 4   51 min, ‚ 2 - 3   49 min ­ 3 min。 „,€†—  ,˜  †—“™š ­ [13] €。  Moudratkovski I L ˜‚› [14] , †‡ˆžŸ‰Š,   ‹†—,Œ†ŒŽ‘,¡¢ œ„    ’“” 。 £  •–—,— 5 ˜™。 š¤¥¦›œ­    Δp §  ¨©ª¡«¬Ÿ¢ G2 、G3 ,¥ ¯  ·14·安全科学与工程 tind ž”Ÿ。  G1 、 ¢•–— 5 ˜ £, ®¤ '5 (3% (3" -:;< &3% rsNOPSDEtYFGHu^UVWXmn Fig. 5 Variations of induction time with driving force for different gas mixtures   ‡†ˆ‰Š ‡ ‹,Œ Ž€‘†。 ƒ !"# !## $"% &%% '"# (%% "% % 2 3 wx(q Christiansen ¯ Sloan [15]  , »£ , ¼¤½¾½¾¿ ¶。 À™、 Á¶¨  Gibbs ÿŸ[12]  eq exp eq exp ΔG = V L ( p - p ) + RTx i ln( f / f ) + V H ( p exp - p eq ) - S( T eq - T exp ) = ΔV( p exp - p eq ) + RTx i ln( f eq / f exp ) - S( T eq - T exp ) , Ÿ:V L 、V H ———、¾½»,cm / mol; 3 3 ΔV———§¾½»,cm / mol; p eq 、p exp ———、Á,MPa; f eq 、f exp ———、™,MPa; T eq 、T exp ———、À™,℃ ; x i ———i Ä‚¾½Ä。 ¥¥¦, — 6 ­ ®«Ä 1 ï Ýðñ,Ñ:ˆ³ †‡ 47 ¸©ª«¬‘ 。 :  [16]  。  (4) ž Gibbs ‰ ؙ †‡® ¦šÃ。 ›šÃ :   ,  6   - ­; — ¤‡ˆ ,  Gibbs ‰ 。   。  ­ €, ‚ ­¦Æœ  ,  †‡ˆ ,Gibbs ‰  ,  †‡Š‹, Œ Ž‘‰  ’Œ“, ”•–—˜ ƒ„ “Œ–™, ­ˆŠ š, 6 ›。 ’,œ <  ,ž­Ÿ,¡ œ ¡—˜¢£Š‹Ÿ。 ¤‡  ¥Š‹, –” ¥­ ¦,§¨©ª«¬, 6  。 ¤‡® - „ ‡ ­€¯‚°˜ž。         ­   Œ   €‚ƒ„ Ž‘   †‡ˆ ‹’  ‰Š‹ “ Fig. 6 3  Mechanism of effects of driving force on hydrate crystallization for gas mixtures  : [1] [2] [3] [5] ‚ƒ ÐՖ, §¦¨, . Ö·¡×Ø[ M] . ‚ƒ„, €, 2008. †‡, ˆÉ¶, Ñ. ©ª«¬Û ©ÄÜ[ J] . ¦Ò“‰Ö·, 2005, 16(2) : 255 - 260. Ý·Š, ‹Þ‡, ŒŽ‘, Ñ. ŸªÙ’« Ì͖ß[ J] . ŸÏŸ·Ô, 2013, 13(4) : 715 - 719. à á, †‡, «’’. ›âÙã Í[ J] . ¦ÒÙÏ, 2013(38) : 38 - 41. †‡Ì äåæ, Г”, •–—, Ñ. CH4 - CO2 ç [8] è [9] Ÿ[ J] . ˜™ÙÏ, 2013, 42(5) : 479 - 482. é, š, Лœ, Ñ. êëìí›âÙã ‚ƒÌÍ[ J] . ¬ ¡ž, 2012, 30(1) : 13 - 17. Ÿ – ¡. ¢ £  ˜ ™ ®  ¯ 1999, 15(2) : 24 - 25. ’ « [ J] .  î ì í ¤ ¯, [10] ° [11] MENTON P D, PARRISH W R, SLOAN E D. Effect of inhibi [12] †‡· ,³‚ƒ„ †‡Š‹, ¥, ˆ¦§. ¨©ª˜™®«¬¡®±² ³‚ƒÌÍ[ J] . ìíϟ, 2000, 18(3) : 59 - 61. tors on hydrate formation [ J] . Ind Eng Chem Proc Des Dev, [13] ‘’“—˜©ª«¬ †‡²·½„。 (3) ³´ 、³ †‡µ¶ , ˆ³ º”©ª«¬ˆ³。 ¿À, †‡®Á ² 85% •©ª«¬–‹, Á ² 55% •©ª« ¬   † —, Á     ² 70% •–。 MOUDRATKOVSKI I L, SANCHEZ A A, RATCLIFFE C I, et al. Nucleation and growth of hydrates on ice surfaces: new in sights from 129 Xe NMR experiments with hyperpolarized xenon (2) ¹­ˆ³º†‡·‚ƒ 1. 000,޾ˆ‰‹ƒ½„‡ Equilibrium conditions for methane hydrate formation in aqueous 800 - 805. †‡µ¶ ž»,ž›†š¼‡,ˆ‰Š® †‡ ©ª« ¬‹ƒ½„‡。 ‚º½„²Œ DHOLABHAI P D, ENGLEZOS P, KALOGERAKIS N, et al. mixedelectrolyte solutions [ J] . Can J Chem Eng, 1991, 69: ¸©ª«¬§¨。 0 980、1. 000 Ð, ¥, ¥, Ñ. ¦Ò†‡·šÃ ÌÍ[ J] . Ó‹··Ô, 2004, 38(1) : 85 - 88. 1981, 20: 399 - 401.  、„‚ˆ³ : ÎÃϋ·, 2010: 1 - 4. †‡Ë¤ÌÍ[ D] .  [7] (1) ‚‚ƒ„ƒ±² 0. 5% ³ ´ ÈÉÊ. „ ­: Ù·ÏÚ [6]  ¥,§¨©ª«¬。 žŸ, ¡¢ †‡®¸Ÿ£Ç•– ,” †‡  ¥­。 †   „  ’Œ†“; –, Ĥ‡ˆŠÅ,  [4]   6  [ J] . J Phys Chem B, 2001, 105(49) : 12338 - 12347. [14] [15] §¦¨, ÐՖ, ¯¦Š. †‡·Ì̀´[ J] . ˜™·Ô, 2001, 22(4) : 82 - 86. CHRISTIANSEN R L, SLOAN E D. A compact model for hy drate formation. Proceedings of the 74th GPA Annual Convention [ C] / / San Antonio, TX, 1995: 15 - 21. [16] SLOAN E D, KOH C A. Clathrate Hydrates of Natural Gases [ M] . 3rd ed. New York: Taylor & Francis Group, 2008: 143 - 146. (  ) 安全科学与工程·15·  26  2  Vol. 26 No. 2          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016  3   1,2  , Mar. 2016  1,2  , 1,2 (1.  ,  150022; 2.  ­€‚ƒ„ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“,   150022) ! ": ,  ­€‚ƒ „ †‡,ˆ‰Š‹ŒŽ„ ‘’“”•–—、NaCl ˜™—š›‹ŒœžŸ  ¡¢ £¤,¥¦§¨©ª§¨Ÿ„ 𫬮—¯。 °±²³: ´µ ¶·¸¹º、 »¸¼½, ¾¿À¹ºÁ¼½;´µ NaCl ˜™—šÂ›‹Œ Δp ¼½, ¾  ¿ÃĹº;”Å G2 、NaCl ˜™—š 3. 5% 、›‹Œ 1. 5 MPa  ; p ,NaCl ÆÇ ›‹Œ Δ È”•–—Ÿ ¡¢ÉÊËÌ ˜™—š ÉÊËÈÍ。 ; ‰Š‹ŒŽ; ; ¡¢; ÉÊË #$%: doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 02. 002 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2016)02- 0122- 06 +./01:A Experimental study on influence factors for induction times of gas hydrates ZHANG Baoyong1,2 , LIU Jinhua1,2 , ZHOU Hongji1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is motivated by the need to explore the impact factor of induction time for gas hydrate. The exploration consists of investigating the effects of the gas component, NaCl concentration and driving force Δp on the induction time of gas hydrate using the independently designed visual high pressure experimental hydration apparatus; determining the influential intensity and significance levels of the three factors on the induction time by nucleation kinetics experiments; and analyzing the experimental data by range and variance methods. The study demonstrates that the decreased methane and increased propane leads to an initial increase and subsequent decrease in the induction times of the gas mixtures; an increase in NaCl concentration or the driving force Δp is accompanied by a gradual reduction in the av erage induction times of hydrates; gas hydrate has the shortest induction time in the case of G2 gas sam ple, 3. 5% NaCl concentration and 1. 5 MPa driving force Δp; and the driving force Δp exerts a more significant effect on the induction time than does the gas component, while NaCl concentration has a wea ker significance. Key words:gas hydrate; nucleation kinetics; induction time; influence factor; significance level 2345: 2016 - 02 - 29 6789: ‰Š”•‡–—˜™š(51334005) ;‰Š”•‡–™š(51274267;51404102) :; < = > ?: › œ ž ( 1982 - ) , Ÿ,  ¡ ¢ £ ¤ ¥, ¦ § ¨, © ª,   « ¬:      ® ¯ ° ± ², Email: zhangbaoyong2002 @ 163. com。 ·16·安全科学与工程 &2 , 0  1  ,  ,  [1]  123 %$#,Ó:¾¿Ú÷øˆù}|—:-]^   ¤¥ô¦´,§¨ 1 Š©。 m , ‚ƒ„ †‡  。 2012 , 114  38 m ,­€ 76 ¾¿ÚäÙìí¡”ÏÆÝû¢£â›´ 、  、  3  m , 3 3      ˆ‰Š‹ŒŽ‘。 ’“”• –—˜™š›œžŸ, ¡¢£¤¥ ¦,§¨©ª«¬®。 —¯,°±²³´©µ¶ ”·¸¹º。 2005 ,»¼[2 - 3] ˜µ½ ¾¿£¤  À´©, ÁÂÃÄÅ´©¹      [4 - 5]      ºÆÇ,ÂÈÉ´©ÊËÌÍ、Îϑ›œÐ ÑÒÓÔÕ   。 Fig. 1 1  Process of gas hydrate formation ¾¿´©£¤ֿϘ•×´ ( CH4 、N2 、O2 Ó) ØÙ¾¿ÚÆÛÜÌÝÊËÞß, à CH4 á⎔·’ã便åæ, çèéç ֿϘ´©µ¶ê。 Ï뾿Úä [6] Ùìíî﾿ÚðëÙñÍäòóôõö ,÷ øˆù¾¿ÚÙñúû˜üýþ, ÿ~÷ øˆù}|{[\ ]^, É_`@?½ ¾¿>ÊË, ~´©£¤>=<ÈÉü 。 ê, ÿ~Ï뾿Ú÷øˆù} |\ é Œ]^>。 ~“‡×´Ö¿Ï¾¿Ú]^ [7 - 9] ,Ï×´Þߓ}|¾¿ÚØÙ ûÊË, ‡ˆ}|¾¿Ú÷øˆù; ~ NaCl  [10 - 14] 뾿Ú]^é ,ÆÇ¶¾ë¾¿Ú äÙ Ý û ž ”,  ² ³ û NaCl ´þžŸˆ,  ´( AB) ,Ïëµ¶·¸,ÏÆÝû¹Ÿ,´ Ïë´±Á¾´±ØÙ“º» ( b1 ) 。 Ïë ÛÜ+,¾¿Ú ´ º,“º»¾ì¿ÀÁÂÃÄ,‡ˆÃÄÅÆÇ ( b2 ) ,“º»ÃÄ;ÈÉÇÊˇ ˆ( c) ,ÉǾ¿ÚÙñ+。 ¾¿Ú ( CD) ,Ïë·¸Ì̈́,Ýû¹Ÿ,¡ ¾¿Ú äòæÎ。 ¾¿Ú÷øˆù½é²þâÏÐë Ѿ¿ÚƊÒˆù, ¾¿ÚØÙìí˜ü ýþ。 ÓÔ-ŠœžÝû - ˆùÕÖ˜ÏÆ ·“, è ÙÚ-]^‚Œ—:Œ¾Û“‡ë­¾¿ [15 - 18] ,äÙ¾¿Ú Ú÷øˆù,Û¹ºÁÄÅÂ-ÆÇÈÉ Œ Œ¾¿Ú÷øˆù;~“‡Ý -ÜþÝ、þ”+´ÞŽßÍæ*âàÓá+,⛠¾ìžÝ-~æ [19 - 23] ú û²€Ïë‚ÏÆÍ¾¿ÚÆ‚œÞ, ̜ æ* ²ˆ,ëÝûƒ”, ÏÆÍ¾¿ÚƂœÞƒ 2 úûƒ;;Ýû„; ¼äòõö Ýûž¤Ûײöˆùؤ÷øˆù。 »˜ ûÊË­¾¿Ú]^é ;, ¼Ùñìí ( BC) , Ýû½` , ø¾¿Úð끽, ‚²íœ ¾¿ÚäÙ, ª«¬®˜¯°ë´± ( a) , ²³Ï “ †;‡ ” ˆ, ˆ À†Þ͹޴ž½ 。  Ï뾿ÚðñØÙÍäò。 ‰Š‹, Œ³— , è—:Ê ¾¿úû-ŠÏ” Ë­¾¿Ú÷øˆù}|]^/‘}|—: ×´âÇ,ã)('¾ÉÔ³ÏëÉäåæµ :~¾¿Úäَɲ ùÕǞ’ .“。 ”¯, •–”Ýâ—¾¿-˜™ \ NaCl ˜šÏ뾿ÚÙñúû -,›,œžÏë×´、NaCl ´þ›/Ÿú û Δp ~÷øˆù}|›/Õ{[。 ç。  ˜, G1 : φ ( CH4 ) = 85% , φ ( CO2 ) = 5% , φ( C3 H8 ) = 5% 、 φ ( N2 ) = 2% 、 φ ( O2 ) = 3% ; G2 : φ( CH4 ) = 70% 、φ ( CO2 ) = 5% 、 φ ( C3 H8 ) = 10% 、 φ( N2 ) = 12% 、φ ( O2 ) = 3% ; G3 : φ ( CH4 ) = 55% 、 φ( CO2 ) = 5% 、 φ ( C3 H8 ) = 15% 、 φ ( N2 ) = 22% 、 安全科学与工程·17· ¾ ¿ À Á  à œ φ( O2 ) = 3% 。  NaCl  99. 5% , 。  Å 26 Æ Ä !"#  $%& '()*+ '= 。  1 。 1 œ >"? ,-&  ./0 124  Table 1 Factors and levels for nucleation kinetics gas hydrates 1'"<; ( x) 1'234 ( A) w( NaCl) ( B) / % Δp( C) / MPa  G1 ~ G3 0. 5 ~ 3. 5 0. 5 ~ 1. 5  1 G1 0. 5 0. 5  2 G2 2. 0 1. 0  3 G3 3. 5 1. 5 9:; Fig. 2 , 2   。  :  , ­€‚ƒ„ , 150 mL,† 20 MPa;‡ ,  „   ˆ‰Š‡‹;†Œ, ­、 ‚€‚、  ƒ„Ž; ‘†Œ,‡‹ / †’‡ˆ、 CCD ‰ŠŒ、 ‘†ˆ“”Ž。 Table 2 2 2 5678&  Highpressure experimental equipment for gas hydration kinetics 3  3 1  ­Ž˜ NaCl  ˆ ™š, “ ­  •–‹—Œ ‘’ƒ€ €›”ˆ•–—˜™†œž” (  2) ,Ÿš¡™šž”ˆ¢£。 ‚“、 NaCl 、›¤† Δp œ¡ ¥¦§¨© ¢£,«ƒžª¬„Ÿ§,«¡® ª ¢£¤¥¦Ÿ,Ž˜¨£§–¨©,   Experimental scheme of induction time for gas hydration kinetics ¢£  —˜™†œž” t / min ª« A B C D( ¬) p / MPa 1 G1 θ/ ℃ 0. 5 0. 5 1 5. 90 12. 00 335 3. 5 1. 5 3 6. 50 7. 00 31 2 G1 4 G2 6 G2 2. 0 G1 3 7 G3 9 G3 2 1. 0 2. 0 1 0. 5 0. 5 2 0. 5 3. 5 ¯,®¯°ŽŽˆ „ ¤ ²¤†œ, ·¸¹“ˆ ¥¦§¨,•–º 2。 3. 2. 1  »±¼³½´°¾µ¶· ·18·安全科学与工程 ¿¸»±¹º 5. 80 16. 00 13. 00 14. 00 13. 50 5. 70 14. 00 153 53 35 72 28 169 67 ˆ°¼。 °¾ x( A,B,C) ­ˆ¥¦§¨¦µ›«œ: À»µ¼ 3 K = ΣY ij ,i = 1,2,3, x i   16. 00 4. 00 1 †œ•–± L9 (3 ) 。 •–°²ƒ D ³ ¬³,®´°µ±。 ¶ °²Œ 4 5. 35 5. 00 3 1. 0 11. 00 5. 70 2 1. 5 2. 0 5. 50 3 1. 5 3. 5 G3 8 1. 0 0. 5 G2 5 3 2  j =1 x i k xi = K / 3,i = 1,2,3, Áƒ:K ——— x ­ i ˆ¢¦µ; x i (1) (2) k xi ——— x ÃÀŽ˜§,«¡À €ž””ĈŽÅˆœ½Æ。 Œ2 ³ ´µ¶,·: Kxi  i ( ) [24] ,  3。 3 Table 3  Range chart of three factors effect for gas hydrates min  A B - t C  1   2 173. 00 3 53. 33 138. 67 88. 00 119. 00 192. 00 56. 67 91. 00 31. 33 ˜™,š‰„›œ 3. 5% , ™, ‚ ­ NaCl ‰„ Š‹‡ˆ:3. 5% > 2. 0% > 0. 5% ;Œ‚,  Δp ‘žŸ’,  ¡ ,¡™;‚­  Š‹‡ˆ 1. 5 MPa > 1. 0 MPa > 0. 5 MPa。 “‰‚­‹,   ŒŽ”•¢ ‚£: € ‘ G2 、NaCl ‰„ 3. 5% 、 Δp1. 5 MPa。 ¤–‹ —˜‹ , ¥¦™ š›。 §œž¨ ©ŽŸ¡ª«, ¬ –Š  x    ,  x 。  x  。    , ,  ,, 3。  125 ¸¹ ¢£Š‹¤œž ®¥¯Œ„°,¦±²‡œ³, †Š § ¨‹。 3. 2. 2  ¨‹©‰ª«ª« ‘´ — ’µ 。   Y: 9 1 Y = ΣY i = 104. 78, 9 i =1 —     3 Fig. 3    Histogram of average induction times of gas hydrate formation ·¸ ®。 «¯ ¹º ¯»‹ fF  »‹ f E ,f F = f E = 2。 «¬¨¼ ¯¯»‹,   3  ,   A、 B、 C       119. 67、82. 00、160. 67 min。   Δp     Δp  ­€,  ­€ 。 ‚­ƒ„ †‡ˆ , — ¶ x ­€    «¬¨ 3 j =1   (3) Q x = Σ( k xj - Y) 2 = 18 024. 22,x = 1,2,3, (4)                œ¬¨, « ¬¨°±½ ¨± F x ,F x   ¾¿¦ x  Š‹ƒ„, ¨± Fx ¡ , x ¡。 ¨± À²¯»‹(2,2)  F Á,™Â 0. 20  0. 25,à œ F0. 20  F0. 25 ÄÅ,Æ :C(  Δp) > A( €‚ƒ) > B( NaCl ‰„ ) 。 †Š‹ŒŽ:‡†, €‘ G1  G3   4 ¶。  A、B、C ¨± 3. 02、1. 46、 5. 26, C ‰ F0. 20 ÄÅ, A ‰ÄÅ ” NaCl ‰„•Ž,–— ,¬ C 。 ˆ‰ G2 ,‚­€‘ Š‹‡ˆ G2 > G3 > G1 ; Œ’, “ Table 4 4   F0. 25 , A、C( €‚ƒ、 Δp)  °±‰ B(NaCl ‰„) Ç  Analysis of influence factors for nucleation kinetics of gas hydrates ÄÅ F a ( x)  ¬¨ ¯»‹ ¬¨ ¨± F €‘( A) 119. 67 22 746. 89 2 11 373. 44 3. 02 w( NaCl) ( B) 82. 00 10 996. 22 2 5 498. 11 1. 46 F0. 20 (2. 2) = 4 œ Δp( C) 160. 67 39 574. 89 2 19 787. 44 5. 26 F0. 25 (2. 2) = 3  7 523. 56 2 3 761. 78 «( D) ’ †È 安全科学与工程·19· 126 Ô 3. 2. 3 Õ Ö × ,  Δp  。  ,   ,,    。  ,  ­, €  ‚,ƒ„ †。 ‡ˆ ƒ ­‰ € - ‚ ƒ„Š Gibbs [6] ‹€‰Œ : ΔG = V L ( p exp - p eq ) + RT Σx i 1n V H ( p exp - p eq ) , ( ff ) + Ø • µ µ Ú 26 Û Ù ÉÊ Ë§¨, ±©¦ÌÆ ­©€ 12 4 À  5 6 , ¸´, ½¾²‚ ¶¸Ⅱ, ƒÊ‰¸ [27] ÍÎÌ¿À ( „ À  HS ⅡÀ ) , ½©³´µ ·¸ 4 ‡。 «¿¬¬ G3 ¨¥¤ •, ¨¸ ¤™,ސ¹Ì¿ ¬º。 À »†¼™ª ´,›œ™ 。 «¿¬‡ˆ ‡—ˆ½‰。 ® i,eq i,exp (5)   :V L 、V H ———†‡ŽŽˆ; p exp 、p eq ———†‡ށ; f i,exp 、f i,eq ——— †     Ž   Š; ‰   x i ———‘ i( ’“) ” „Š。  Δp ,ƒ„Š Gibbs ‹€‰‹ Œ•,–‡ˆ—ƒ。 Δp  „˜™ Ž‘’, 。 ƒ”š,›œ™  4 Fig. 4 Ⅱ 5 6  12 Two different connections of 5 12 6 4 cavities of type II gas hydrates ¹,±ŽÍÎÌ¿£¤Ÿ¡Ð¿À½。 Ñ ‘žŸ¡ • ‘’§¨, ©™š [25] [6] ¦ Chen - Guo ª´µž¶ ,  · Ž, Ž Ÿ’¸, €¦¡¹º• ¦, ¢ ž,• •£€»,£¼,§•£½¾ œ‰¸§¿ˆ•£。 €¦‡ˆ ªⅡ, À , ¥ ½žÁƸ ¨¤—¸ 5 6 12 [31 - 33] ,œ”À ®©·™ Á¨¸ ª , Ÿ  。 Nslund  ´ )  ¸ ¹ X ŽÂ‘’“” - Ÿ¡Â£,œÄš‚ Na Ÿ¡Â•,¾Ï + ŸŠ³À , „˜™ г ›。 Ñސ€¦œ™г ,œž„˜™‡ˆŸÀ œƒ Æ˜, ­ гÀ ¸”š,› 。 £¼,NaCl  ƙ,©‡ˆ ª¾Ï¡¹ÆÇ,±·ÂÈ。 4   (1) ¹É›™£¤ÊӇˆ ‚«¬。 ¯½®°• ©‡ˆ ¦ ‘ > NaCl  Ó«¿Ÿ¡£¤ Ÿ¡´ Δp >  。 ¬ G2 、NaCl  À ( Competing Structures) Ÿ¡Ⅱ 3. 5% 、 1. 5 MPa «¬‡ˆ È 8 Æ §Æ£¤, ⅡÀ ¢Ç 12 4 (5 6 )  32 Æ ¸ ¤。 ¬  ·20·安全科学与工程 » à NaCl ˜,NaCl ˜‚˜™‚ Cl © Ž。 «¿¬ G1 ¨ Â,¨  ®¸®žž, “¨ •, ÀÃÄ, £¼ G1  ¤Å。 [34] ( XAS)  X ŽÂ•–—Ž“” ( XRS) , ҌÑ 4 ™ À  ¥¦§§´ , Ÿ¼À¨ », œž¡¹    Š ³ ( ‹ ´  Œ  ª  « ¬   › ®¯°Ž±²³ [26 - 30] ,œªⅡ。 4 , NaCl ©    ª  Ê §  ¾ Ï ¡ “ ’¢£¤, ‘¥‹–—˜。 €¦     (2)  Δp ‘© Õ2 Ö 。 Δp  , ,  。 (3) NaCl   ƒ ,Š [17] [18]  Δp  ­€, ‚ƒ„ 、ƒ 2012, 36(5) : 110 - 113.  。   †‡ˆ‰ ‹ŒŽ ‘。 : ’  “. [19] [20] 24: 3 - 5. [2] , , ›. €ŒŽ . ”•ŒŽƒ¥¦§‹¨[ J] . ”Ÿ¢¡ ’ , (4) : 593 - 599. [5] , ’ª«, ›. €ŒŽƒ°ˆ [25] , ,± , ›. NaCl ­ŒŽ [26]  [27] . ²³¥¢¦ , ’ ,  ¢, 2010: 41 - 68. , ›. ´² ¦§‹¨[ J] . µ, 2015, 44(1) : 127 - 132. [9] ration and Purification Technology, 2014, 123: 139 - 144. media [ J] . International Journal of Thermophysics, 2012, 33 ’ , , ’ª«, ›. NaCl - SDS ­ Œ Ž        ¢  ¶ [ J] . ”  ¢ ¤, 2015, 40 (10) : 2430 - 2436. [12] ’ª«, ,  [29] , ›. NaCl €ŒŽ·¸ KOMATSU H, OTA M, SMITH R L, et al. Review of CO 2 CH4 clathrate hydrate replacement reaction laboratory studies [30] Chemical Engineers, 2013, 44(4) : 517 - 537. ­€‚, ƒ„ ,† , ›. ‡¹ˆ‰‰º»Š‹Œ ށ¼½¦§[ J] . ‘•, 2014, 33(6) : 813 - 821. [15] ’“, ” , ¾•. –—²¿ À¦§‹¨[ J] . Á¾Â‹¨, 2015, 3(2) : 131 - 138. [16] ƒ„¥†‡¾ ‡¿ À ‡  ¿ À  ˆ  ‰ [ J ] . Ÿ ¡  ¤, 2014, 32 Å, 2006: 165 - 174. ³¥[ M] . ÃÑ:ÃÄ ¢„ž ¥Œ‹, ¦Ë§, ƪ¢. Ÿ¢Ò¡©[ M] . Ä Ç: ¢µ¯„žÅ, 2008: 68 - 69. ¡ », ÈÉ , ’ÊË. ‚Ì͊« CO2 ΋ ¦§‹¨[ J] . µ‹¨, 2012, 31(6) : 1338 - 1346. 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": ,   ­€‚,ƒ„ ,†‡ ˆ‰Š‹  ­, ŒŽ‘ , € ’“”•–—˜™ š›œžŸŠ‹¡¢£。 ¤¥¦§:¨ 1 MPa ©ª 4 MPa ,‡ ˆ‰ ’“”•¢«¨ 1 MPa ” 14、10、10 min ¬®ª 4 MPa ” 4、4、5 min,¯°¬® 50. 0% ~ 71. 4% 。 ©±²³´µˆ ¶·, ¸¹º» ˆ ¼½,¾Š Š‹,¿À±Á¥À§Â。 ÃÄŲ³ˆ ÆÇÈ ÉʸËÌÍΎ。 ; ; #$%: ; ’“”• doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 002 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0240- 04 +./01:A Kinetics effect of driving force on gas hydrate crystal nucleation ZHANG Baoyong1,2 , YIN Baiyuan1,2 , ZHOU Lihong1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Centeral Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper seeks to delve more deeply into the kinetics effect of driving force on gas hy drate crystal nucleation process. The exploration is accomplished by performing hydrate crystal nucleation kinetics experiment on three gas samples using the selfmade experiment system for gas hydrate growth ki netics and using four driving forces; and analyzing the influence mechanism of driving force according to the law behind the change in the induction time of each system hydrate crystal nucleation. The results show that the process in which the driving force increases from 1 MPa to 4 MPa is accompanied by three respective reductions from 14, 10 and 10 min on 1 MPa to 4, 4 and 5 min on 4 MPa, in the induction time of three gas samples crystal nucleation, suggesting a total reduction of 50. 0% — 71. 4% . The in creased driving force contributes to speeding up the gas solution, improving the gas content in liquid phase, promoting crystal nucleation, and producing bigger driving force and therefore a more significant action effect. The research may provide a reference basis for the perfect application of gas hydrate tech nology. Key words:gas hydrate; driving force; crystal nucleation; induction time 2345: 2016 - 03 - 11 6789: Ž‘’“†”•–—˜(51334005) ;Ž‘’“†”—˜(51404102;51274267) :;<=>?: ™š›(1982 - ) ,œ,žŸ¡¢£,¤¥¦,§¨,ˆ‰©ª: ·22·安全科学与工程 «¬®¯°,Email:408746270@ qq. com。 "3 ! 0 ~}|,:-î휞 241 üî\]                 ( CH4 、 C2 H6 、 CO2 、 H2 S )      [1]            ,     、 - 15 ~ 10 ℃   ­€, ‚ƒ„ 、 † [2 - 3]  ­€‚  。 Š‹Œ, Ž‘’“”•– —˜’™š›œžŸ¡¢£ CH4 ¤ ¥¦,§¨©ª«¨‹š›œž¬®¯ CH4 、 ‡ˆ‰ [4 - 6] ,µ °±² ³´ 0 ℃ ¶ CH4 、O2 、N2  °±²· °) °ÅÆ, Çȟ¡ CH4 §É¯ ˜。 œž˜Ê—ËÌ͘—、 Πϗ、ÆÎЗ°Ñ,‚ƒÒ ©、ÒÓÔ、ÕÖ ×؉ ,Ù˜ºÚÛ†ÜÝÚÞß, [9] ༧áâã–äåæç 。 èŒ, éêë ‘ìí„ CH4 †Üîïð” ñò。 óôõ ö÷ CH4 - CO2 ø †ÜºÚ,¡ CO2 „’ùúû [10] [11] üýþ¶ÿ;~}| ñò SDS 휞 [12] †Ü{[\]; ^_ ñò” NaCl í  [13] üýþ¶ÿ\]; ~_ ïð ”`¯œž ü。 @?ñ œž ò¬®£Û>=<、 ;:¯/ Ê.,í‹-ܺÚÛ,®î \]æç+。 ¸Ý˜* áâã–,ۏ`¯œž¸ñòí, ³´-î  Ÿ½‚<:ƒ„ Ÿ½'(¼、œž  &%$†‡ƒàˆ‰Š‹。 Œ ¯Š Ñ: G1 , φ ( CH4 ) = 60. 0% , φ ( N2 ) = 31. 6% , φ( O2 ) = 8. 4% ; G2 , φ ( CH4 ) = 70. 0% , φ ( N2 ) = 23. 7% , φ( O2 ) = 6. 3% ; G3 , φ ( CH4 ) = 80. 0% , φ( N2 ) = 15. 8% ,φ( O2 ) = 4. 2% 。  2 ℃ ¶°±² p Ž Chen - Guo ‘’  “”“,·¸ 4. 78、4. 23、3. 77 MPa, Œ¨#@ [15] ïð³´-î Δp ¸ 1、2、3、4 MPa  †Ü。 §Û, {¸ 120 r / min。 2  2 1 GHKL  I - 1 ¸•,Ÿ½–— 5. 77 MPa,˜™  2 ℃, { 120 r / min。 ãÝš 14 min ¶,ꛜ.ž“¡Ÿõ¡¢,Œ¶  5. 65 MPa, 4. 79 ℃。  2 ¸ I - 1  †ÜºÚÛ°、£¶ÿƤ¥。    üºÚÛî–。          1 high pressure test Ý†Ü,  [14] üýþ¶ÿ ¸), -î œž @ABCDEFGHIJ Experimental setup of mine gas hydration for  [7 - 8] '1 Fig. 1 O2 、N2   ¸ 2. 56、11. 10、14. 30 MPa,¹º»¼Ÿ½¾¿  ¯ CH4 ÀÁ†°Ãİ (     1 ¸(¬ñ¼ùœž†Üî Ÿ½Ì。 ̬® »¼ 、 ù ã、£̯ 。 §Ûù ã   1 L,  ù   { 120 r / min,    30 MPa,– - 10 ~ 50 ℃ ; £Ì ¸、˝ ,Ÿ¶£Ÿ½ºÚ Ûê、è,­€ ± 0. 01 ℃ ,     '2 Fig. 2           BCDMNOPFQ、RSTUVWX#Y Variations of pressure and temperature with time during gas hydrate growth process ü ­€ ± 0. 01 MPa。 £¦ ü§‹³¨©`,  {†Ü; 㚠30 min ¶, 㫬®¯ó° 安全科学与工程·23· 242 ½ ¾ ¿ À Á — „ 1 ,   ,   3a,       5. 59 MPa,   Table 1 4. 61 ℃ ; 60 min ,  ,  , 3b, 5. 42 MPa, „  ,, , 3c, 5. 23 MPa,  3. 69 ℃ ;  210 min ,  ,,  ­€‚, 3d,、 ƒ   ,    2. 2 ℃ , 4. 99 MPa。 , „ gas hydrate formation Δp / MPa t / min 5. 78 1 14 6. 78 2 7 7. 78 3 5 Ⅰ -4 8. 78 4 4 Ⅱ -1 5. 23 1 10 6. 23 2 6 7. 23 3 4 Ⅱ -4 8. 23 4 4 Ⅲ -1 4. 77 1 10 5. 77 2 9 6. 77 3 6 7. 77 4 5 ‡ˆ«¬±² ‡ˆŠ¤ θ0 / ℃ °ª p0 / MPa Ⅰ -1 Ⅰ -2 G1 Ⅰ -3 Ⅱ -2 2 G2 Ⅱ -3 Ⅲ -2 2 G3 Ⅲ -3 2 Ⅲ -4 a 30 min  Experimental results of kinetics of ,  4. 01 ℃ ; 90 min ,  à 26 Ä Â ˆ®š¯°±Ž³´, µ¶²³Ÿ£žŸ‰Œ® ¯´,µ¬‰Š®¯´‰Š‹ŒŒŽ b 60 min „ ´。  4 ¶‡ˆŠ¤Ÿ¡¢¤·¸¹。                c 90 min 3 Fig. 3 2 2 d 218 min  Typical photographs of gas hydrate growth   process in test I - 1  Fig. 4 ­„ † ‰Š‹ŒŽ‰Š ‘  ’“ Š‹ŒŽ,‰Š‹ŒŒŽ‡‘‘‰”‹•’ [6] “” ,’“‘–”‹•—–—‰ ˜™˜‰Œ 。 ™‰Œš›œšžŸ–—›, ŒŽ。 ¢ ž‰Š‹ŒŸ¡¢££¤Š¥:¦§,¤¨¥ ‰Š‹ŒŒŽ„ , œ¡‰Š [16 - 17] ; ¦§©ª«š‰Š‹ŒŒŽ„ ˆ¨¢ ¦©,¤¨¥¦§©ª«š‰Š‹ŒŒŽ„ › [17 - 18] 。¥ž‡ š¬‰Š®¯ˆ¨¢ ·24·安全科学与工程          ­€‚ƒ ‡ˆ„†‡ 1 ˆ‰。              I - 1       4          ­ Induction time distributions during gas hydrate nucleation for different systems º‡ 1 • 4 ¡¢¼ ¬˜»®,¶°ª‰Š‹ŒŸ ­—½¾¿À。 · ¸¹ 4 MPa  ­¥ 1 ,°ª G1 ‰Š‹ŒŸ¡ ¢¥ 14 º» 4 min, Áº» 10 min; °ª G2 ¥ 10 º» 4 min, Áº» 6 min; °ª G3 ¥ 10 º» 5 min,Áº» 5 min, ­—¬˜Ãœ‚ƒ ‰Š‹Œ,º»‰Š‹ŒŸ¡¢,¼ Ä œ。 ‡ˆ ¼ ­—, ‰Š‹ŒŸ¡¢º»– 50. 0% ~ 71. 4% 。 Þ3 ß 2 3 ¿ÀÁ,™:µ             、     、        。        ,      [ 19] ,      ,        ,           , ­  € , ‚ „ †     ƒ,   ‡ ,         ˆ   ‰ Š   ‹ Œ       €Ž‘ ;   ,    ’  “ ” Δ G [ 20] ,  ΔG > 0 ‹,     ‡•– ‡ • , — ˜   ;  Δ G = 0 ‹ , [ 2]  ,    ‡ •    ‡ •    , œ ž Ÿ ¡ ¢   ­ £    ¤ € ‚  †     ’  “ ” ΔG ‡  ˆ ,         ‰ Š ‹ –, § ¨  [ 6] ƒ ,š„¥¦ Œ‡•‰ Š   , Ž € „      ‘; ’ ©,      ‚      ˆ ‰Š ,    « ¬        € ‰Š , ‚­£  †      “ ”   [3 ] «¬,— ­£ ±²‹ŒŽ‘。 3  ‘,§¨ [4]  §, ™. ¨© ‰ŠŸ¡ [ J] . ¹º»¼½µµ¾, 2014, 24(1) : 38 - 42. 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A compact model for hy drate formation[ C] / / Proceedings of the 74th GPA Annual Con vention, San Antonio, TX: GPA, 1995: 15 - 21.   (   ) 安全科学与工程·25·  26  6  2016  11    Vol. 26 No. 6          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 1,2  , 1,2  , 1,2  ,  1,2  , 1,2  , , , 150022; (1.   2.  Nov. 2016 1,2  †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“,  150022) ­€‚ƒ„ " :  ­€‚ƒ, „ †‡ˆ ‰Š‹ŒŽ,‘’“”•–  0、500 mg / L — SDS ˜™、NaCl ˜™—”•­š­› 3% 、6%  ! 9% œžŸ,¡¢ Š‹。 £š¤¥¦§¨©ª« 。 £¬®¯:†‡°±²³´µ —¶·; ¸¹†‡°±º»,4 ¼Š‹ ½ ¾¿À ¨©ª« Ê ÁŠ‹Â×ÄÅÆÇ ÅÆ; È NaCl ˜™”•­šÉÊ,  ËÌͰ±º»。 NaCl - SDS Θ™ ½ÏÐÑÒ¨©ª«, Ó — 。 #$%: ÇÔÕ; ; †‡ˆ‰Ö×; †‡ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 06. 007 &'()*:TQ223; O643. 32 +,-*:2095- 7262(2016)06- 0621- 06 +./01:A Resistance characteristic of gas hydrate formation process Zhang Qiang1,2 , Guo Chaowei1,2 , Chen Fugang1,2 , Li Yuanji1,2 , Shi Haonan1,2 Wei Bitian1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology,Harbin 150022,China; 2. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang U niversity of Science & Technology, Harbin 150022,China) Abstract:This paper is driven by the need for investigating the law governing the dynamics function and saturation distribution in the forming process of gas hydrate. The investigation involves using gas hy drate impedance testing experiment device to perform the kinetics experiments of mine gas hydrate under the condition of adding different concentrations of SDS(0, 500 mg / L) solution and NaCl(3% , 6% and 9% ) solution composite systems; and calculating gas hydrate growth rate and saturation using mathematical models. The experiment demonstrates that resistance change law can define the forming characteristic of hy drate; resistance change trend underlies the main concentration of gas hydrate in the 4 groups of experimen tal systems in the upper and middle layers of the experimental kettle; and an increase in NaCl concentration is followed by a decreasing trend in the growth rate and saturation of gas hydrate. NaClSDS mixed solution system enables an increased hydrate growth rate and an increased saturation of gas hydrate. Key words:coal and gas outburst; mine gas hydrate; resistance detecting technology; resistance 2345: 2016 - 10 - 16 6789: ‡ˆ”•ƒ–—˜(509647011) ;2016 ™š›œžŸ¡¢£¤—˜( heilongjiang - 0002 - 2016AQ) ; ¥™¦§¦‹¨©ª«—˜( AQ2016006) :;<=>?: ¬ ® ( 1986 - ) , ¯,    ¥ ° ± ² ³, ´ µ, ¶ · 163. com。 ·26·安全科学与工程 † ™, † ¸ ¹:   º » Ÿ ¡ ¼ ½ ¾, Email: zq3946630 @ 622 0 :  / . - ,  Ê Ê * 26 ) + š°úû⍝‚µ±²,þ ¬ NaCl ׳¢‹ ²³ñò,†´²³Ÿµ,¨©¶\ܲ³À  ( “ ” ) ,   、  ñò·è,›?ëâ,?>š·è。 1 2  ¸Ì͹, <̦¯^²³„ ?>­€º»,¼½ 1 ¾¿。 [1] 。  ­€‚ƒ„ 2010 ~ 2015 †,‡ˆ‰Š‹ŒŽ 44 ‘,’“ 327 ” [2] , ŒŽ‘•–’“” •—˜™ŒŽš‘•–š’“”• 36. 78% [3] – 34. 45% 。 ›œ”ž‹Ÿ¡¢  [4] [5 - 8] £¤¥,¦§¨‹¢Š© 。 ª€« ¬ 2003 †®¯°±²³´µ¶·¸¹    º»,¼½¯ ¾¿²³ÀÁ [9] Âà 。 ¿ÄÅÆÇ, ÈÉÊËÌÍÎÏÐÑÎÒ   ÓÃÔ,ÁÕÖרÎÒك,ÚÛ²³À‹Ü [10 - 14] 。 ÈÉÌÍÎÏ,àØáâÐ Ý›Þß ã¯àÈ - ØÈäßÀåæç, ®è¯²³À‹é [15,16] 。 ì í î « [17] Ì Í Î Ï, Mg2 + 、 Ca2 + 、 êë         Na + 、K + ï­ðñòóôõ²³ÀÈö÷ø¦ù± 2- 2- - úûüý, þ SO4 、CO3 、Cl ÿ­~ñò}|Ï{ ø¦ù±; [|Ì͊, Ö NaCl  1 Fig. 1 ²³À\Ü,ÚÛ²³À\Üݛ]。 ÇÌÍ^µÊÐÔ、«ó² ³À\܃ʄ ,þ°±²³¶·¹ _,^²³ƒÊ„ ²³ ²³À\Ü、˜ ƒ`@—。 Ä,Ë À—  ,ó ³]ÌÍÜ ,°±?>­€º»,ÌÍ^ ²³„ ?>‚µƒ„,— †‡ NaCl ó ^²³À‹éê눖,‰ - SDS ‹³×ØŒù±ƒ„。 Š NaCl     Gas hydration process resistance testing device in coal À=¼º»Á²³ŸµÃ、ÄÅÆ¦Ç、 àÈâŒÉ、 • ŒÉ–?>Ê­ŒÉ «。 ’ ^, † Ë Ì Í Î Ÿ µ Ã Ï ; Ð è  ƒ 20 MPa。 ÄÅÇÆ¦ÑÒ 253. 15 ~ 372. 15 K。 •  ŒÉ–?>Ê­ŒÉÁ=ÞÓÔ=¼„ ^²³À\ÜÅ、 ƒ–²³À\܄ ^ ?>‚µ«ÕÖ。 1   ×^Ìͯàȿ受•—˜‘ 3% 、 6% 、9%  NaCl ר– NaCl(3% ) - SDS(500 mg / 1 1  1. 5 ℃ ÚÛÜ©²³ÀƒÊ=¼, ¾±€ ?>­»Ŭר^ñò‚µþŽ ‘?›ë‚µ,þܗ‘ôõ,’¿ ²×Ø^“”?ñ, ñò‚µ•–†—˜­, ™Ä, =¼Œ^Ð NaCl ר,?>š›œÒžÜ L) ‹³×Ø, ¿ØÙƒ‘ 5 MPa –ØÙÅ‘ ÔÝÎ 1,’^àÈ: φ ( CH4 ) = 99. 99% ;  ^²ˆ–‘ 100% 。 1 3  (1) ÞÎ 1 ß»àáâר; °±ãä²Ÿå Ÿá,ŒéÜ¡á。 ­Œ^?¢é‘ Šš,¿²³À\܄ ^Œé†£Š‹ æçŸµÃ, è°±=¼¾±×ØæçŸµÃ 3 é;êÈú }ëìíÏ¿ŸµÃ^,¨Èî„ ¤‚。 ¥²³À\Ü£ü–¦§^ ²。 ¨©²›œÒ†ªü–, œ¨Œ^È ?>æïð;èê=¼¾¹×ØñџµÃ^,ò› àŒÉ。 «›œÒ†ªü¬, ‡Þ²³À®?>š¯ ,™Ä,¥^²³Àúû\Ü, ?> (2) óôÄÅÆ¦ÇõÕÅ, ¨ŸµÃÅ ö÷ØÙÅ,ÜøâŒÉ–àŒÉ,°±= 安全科学与工程·27· ²6 ³ µ,¶: ´  2 ; 。 (3)     。  T1     ­ 2 €‚ t1 ,t2 ‚  ˆ) ,„†  ƒ‚ƒ•„† ƒ V H (   ”  VH (3) S= , Vw ‡:S——— ” ; 3 V H —  ˆ,cm ; V w —–—‚Š‹ KLMN@AJUVW gas hydrate formation system parameters  w NaCl / % ρ SDS / mg·L - 1 T/ ℃ p / MPa V / ml A 3 0 1. 5 5 1 100 B 6 0 1. 5 5 1 100 C 9 0 1. 5 5 1 100 D 3 500 1. 5 5 1 100  ,˜™„†š›,œŒ 2。 3  3 1 QRSG@AXY(Z ƒŸ¡Ž¢, £‘’€“¤¥:  ”、•¦ š  (1)  ,  [18]     ‡:V w ——— ,cm3 ; † ˆ‰Šƒƒ 796 g / cm 。 (2)   [19] ,g / cm3 ; , I ’ ƒ ,˜™•¦§‰”ެµ¸ ¥”¹º¦。 » 2  ¼½“ƒ–— 5 MPa、 NaCl ‡ˆ 3% ¾¿§   ƒÀ’ÁÂ。 ÃÄ, ¨Å ©Ⅰ、ⅡƀÇÈ。 “ 0.        ˆ„†   ­ 2 €‚ t1 、t2 ‚  € ,„†  ƒ‚ƒ „  ˆ (1) ‹Œƒ‡ˆ,g; ‘ŠƒŽ 3 € ] ] ρ w ———ƒŽ ”˜‘Ÿƒš¡¢, µ¶±² ³²Š‹ƒª Ž。 ·£, ¤ž   [ m w ——— ρ H ———  : dV hyd 1 1 τ - = Vw + m w 10 - 6 / , dt 60 ρH ρW [ «˜ƒ”¬š ƒ ¢®› ,¯œ°˜±²³²Š‹ƒžˆ,´ ,  ­ 2 €‚ t1 ,t2 ‚ƒ‚ƒ„  ˜™•¦§ƒ‰”。  ­€ ,„† ž §¨©Š‹–—ª    ,1 100 cm3 ; ‡(1) ~ (3) ,„† 4 € ƒ† ˆ、† ƒ†„ ”  2 623 ƒ·¢           Table 1 ,          :  p2 V p1 ( - ) R Z 1 T1 Z 2 T2 , V H = 156. 03 1 - 3. 83p2 / ( Z2 T2 ) 3 ‡:V H ———  ˆ,cm ; p1 ———t1 ‚ƒ,MPa; p2 ———t2 ‚ƒ,MPa; T1 ———t1 ‚ƒ T2 ———t2 ‚ƒ V———‰ (3)  ” ·28·安全科学与工程 „† ,K; ,K; ,cm3 ;     (2) '2 Fig. 2         A [QR、\] - ^_`a Rt and pt curve of group A ÇÈⅠ(0 ~ 166 min) : ¸ÇÈ,、ª¥«ªº, §¥« §¬。 É® ¤¥« , ¥« ªº。  ¯ª  ƒ Ê˰µ ˜™•¦§‰”Ž, ¤Æ±Ì ° §µª¥«ªº。 §¥Í°˜Ž 624 ¬ ® ¯ ° ±  ² ² ´ 26 µ ³ ,, , 。 , €,‹‚ƒ„Œ­①、②、③Ž 。 ①, ‚ ƒ„ †、 †‡ˆ‰   ,    ,   ,  。 : ,   •,–“„ˆ‰Š‹ ”—˜”™ 。 ③š Š•› Ⅱ(166 ~ 1 167 min) : ,  ,  ­, €  ­。  、  A B C   D T2 Š ­ 。 IJ&KLMN@AQRSGXYbc]dVWefXY Table 2 Results of gas hydration experiment resistance test and kinetic parameters calculation † Rq / Ω R2 / Ω  5 470 10 839  16 739 24 648  11 571 2 170  15 522 12 100  54 248 61 972  61 849 55 920  3 612 2 944  8 671 13 012  1 139 648  2 293 5 718  2 966 4 090  1 781 929                               P q / MPa P2 / MPa 5. 08 4. 8 0. 625 × 10 - 6 272. 32 24. 8 5. 2 4. 8 0. 276 × 10 - 6 221. 05 20. 1 5. 15 4. 93 0. 181 × 10 - 6 142. 57 13. 6 5. 07 4. 62 1. 013 × 10 - 6 506. 05 46. 1  / m3 ·min - 1  / cm3 ›€ ,ª™ˆ‰,Š‚ ¸ Ÿœ / % ,  。 ' 3 B [QR、\] - ^_`a Fig. 3 R - t and p - t curve of group B          ™š †‡„ˆ‰,          ƒ„ , –— 。 Ⅱ  Ž ,œž˜ŒŒ, ”,   ‚ Š‹ ‘Œ 。 ②, Ž ,’ ‘’“”‚ ,Š‚    ¡ 3 ž ¢£¤¥¦§¨­ 5MPa、 NaCl ŸŒ¡­ 6% ©ª –—¢ Š«¬®¯。   ,Š£°,¤±   '4 Fig. 4        C [QR、\] - ^_`a Rt and pt curve of group C  ¡¥£°, 。  ² €,§¨ ³´†¦  。 ,  ”,§¨  µ ,¶©· ¡ 4 ­ ¢£¤¥¦§¨ ,NaCl ŸŒ¡­ 3% ©ª–—¢ Š«¬®¯。 ¹º г´, ¤‚ Š «Œ­Ⅰ、Ⅱ、ⅢŽ 。 安全科学与工程·29· Å6 ´ ½,Ç:¨© Æ 625 ÈÄ Ⅰ(0 ~ 167 min) : ,,、  ¢£¤ ¯ˆ °±²¥Ž†ª,¦³§  , 。  ,。  。 ­¨“©¬®, “ , ”,ª «—,¬®  , , , ,­。 € 。  ,‚。  , ƒ„­,,。 †ª‡¬® (83. 4 min) Ÿ²。 ,  Ⅱ(167 ~ 667 min) : ,, 、  ¡ ‡,‡‰¬, ® ‘ƒ„,¯°±。   «—,¬®。 , €£¤‘Š。 ³ 。 Ⅰ †, ‡, ­。 ‰Š‹、 ˆ 。 ¬®。  ,ˆ ›ƒ”‰,ª ,“”‰¬,´µ ‘ ,。 œ„¥,µ ƒ„,Œ。 Ⅲ(667 ~ 866 min) : ˆ ´ Ž‘’,  ,‘’,  ‘’。 “” , “ ­•€ ­。   ‘Š。 3 2  ‚,、 , ˆ –—ƒ„˜”‚™Š‹、, ­。  š›ƒ, ¶¶·¸,¹š¶ , ·¢,ƒ„­º,Š‹ ¸»(1) ~ (3) “ 3 ¹´µ ‘‡ ·¡¼§±º½¾, ¿‹ 6 À。 Á¦”•˜  NaCl ±º», ¢¦”•˜ NaCl ‡ ž , †‡‹ˆ ·¡¼§“­¦”•˜ NaCl 。  NaCl  ‘,¨©¶ ¼•„ » ‚‰Ÿ, ­。 。 ¡  , , ƒ„¢Š‹、  µ•„  ÂÃ, ÄÁŠƒ  šÅ ,µÁƯӕ„ ,Ç , œ„ € ­ ,  £¤Šƒ, ­, £¤Šƒ。 , ‹ 5 ‡ŒŽ‘’“”•–¥ 5 MPa、 NaCl ¦”•˜‡ 3% § SDS ¦” 500 mg / L — †ª™š›œ。                 ‘ƒ‘’, ¢š¶ •„ ¯•„ÉʾË, š•„ ,ÌÍ Ȇ𠍩¶ •„Õ„ Šƒ。 ‡‰ Na + § Cl - ¹ “ ¥¿ ” , ¨© [20] ςƒ “ ¥¿ ” „€“ 。 , ­¦”•˜ NaCl  ‘¯¢ NaCl ‘ ‡·¡¼§º“Ñ 。 ‹ 2 ~ 4 •Ò–†:Á NaCl  D 、 -   ,–—ˆ„˜Â ,。 œ„¦” •˜­,NaCl  ²¥£¤。        R - t and p - t curve of group D ž«,š¬® (334 min) Ÿ。 ,  。 ƒ„½ °±²¥Á。 Å ‹ 2,¢¦”•˜ NaCl  , ²¥‡, ‡,  Fig. 5 šÅ    5 °±Šƒ  †, Îϝ ‘À ›ƒ “ Ð + - —¥” ­‘’¹¥,Na § Cl Á”€­, Î    ˜¨© Å ,‰ ·30·安全科学与工程 Å ‹ 3、‹ 4, ‡,Š‹ ‘ƒ„¦” •˜­,;Ó²¥ÌÍ º€,ÔÏӏƒ„¦”•˜ÌÍ,Œ¯°±。 Ï NaCl ¦”•˜€­, ‘’ [21] ŠƒÄ€¢ ,Š‹¢ NaCl ¦”•˜º­¦” 626 Ñ Ò ´ Ó  NaCl 。  , NaCl ,  。 ± ‚ [2] [4] #" "2, $%  [5]  ()  ('*+,-.-/0+1 "23 " '" ! , 5 6 789:  () 6  Parameter comparison ­ ,  € ­‚,ƒ„ , †‡ˆ‰Š‹,   NaCl  SDS “ Œ‘,• ŒŽ‰Š, 。 4 ­,Ë. ̗ ³ͼÎ É, ’, [ J] . ’ [8] ¹º, 2005, 30(3) : 283 - 287. [ J] . ’ ¹º, 2009, 34(3) : 361 - 365. ZHANG BAOYONG, WU QIANG. Thermodynamic promotion from low - concentration coal menethance based on hydrate[ J] . Energy and Fuels, 2010, 24(10) : 2530 - 2535. [9]  Ð[ J] . ÑÒ´ È É, €Õ‚, ’.  ’— È É, ’. ’Ï Ó±¹Ô¹º, 2006,16(3) :135 - 138. [10] Œ‘[J]. ÑÒ´Ó±¹Ô¹º, 2006, 16(1): 1 -3. [11] È É, ’.  ֒Œ‘ ސ[ J] . ƒ„Ó±‚¹¹º, 2007, 29(8) : 759 - 758. [12] È É, ¹†, ’, Ë.   Œ‘¥ ¦‡ ¹–—[J]. ˆÁ¹º, 2006, 57(12): 56 - 57. ’, È É.   Œ‘¥¦¿ ­.  Œ‘רƒ[ J] . ˆ‰Á¦±²‚¹¹º, 2008, 27(4) : 492 - 495. [15] ˜‘†‡ ™Œˆ, †‡­‚ ˜‘。  ˜‘’ƒ。 (2) š NaCl ,’ ŒŽ‰Š›  NaCl , œž,  Œ‘Ÿ¡,  ¢。 (3) £¤ ˜‘¥¦†‡§,  ‚ƒ„ ®¯£¤°†, ª«, ¬„  ±²—•³。 [16] É. ¼Î È ŒŽ‰Š É, ŠŽ‹, ’,Ë. Œ› [ J] . ’ [17] ¹º, 2013, 38(7) : 1191 - 1195 ÙÕÚ, Ž‘, ’ “, Ë. ͵ ÛÜ [18] ’, È É.   Ö ¡ÝÞ [ J] . ˆÁ¹º, 2009, 60(6) : 1362 - 1366. Œ‘¥¦¿ ¹–—[ J] . ż‚¹¹º, 2007, 36(4) : 478 - 481. [19] ”œ•, ­–, È É. ÛÜ ›ŒŽ‰ Š ß    £ ¤ [ J] . ’ 1065 - 1069. [20] ’, ¢ [ J] . ’ [21] : ’, È [ J] . ÑÒ´Ó±¹Ô¹º, 2013, 23(2) : 107 - 111. , ­¨€© ’ Œ‘‰·ŽŠ‹ È   .  [7] [14]  Journal of China University of ¹–—[ J] . ż‚¹¹º, 2007, 36(4) : 478 - 481. (1) ’ [1] WU QIANG, HE XUEQIU. Preventing coal and gas outburst using É,  ‘ , ´ Ê [13] Œ‘–—。  Á¦, 2015, 48(11) : 65 - 69. È ŒŽ‰Š,Œ‘­,’ ”‹ . Æ¢˜™Ç¿ǁšˆ£ [6] 3  2  A、D  5  , SDS ,  ,   Mining&Technology, 2003, 13(1) : 7 - 10.   . “ÃÄŒ¼½¾Æ”§•–—[ J] . methane hydration [ J ] . ;<; % -=(> &%  Fig. 6 . ’¼¯¶½¾Œª«¿–Ž‘À , ¤[ J] . ’ ;< ; !** -=(> 4 à 26 á º [ J] . Áª«›’, 2016, 42(12) : 37 - 41. [3] !" $ » ¹ ’, 2016, 20(5) : 30 - 34. 12& "2$ ¹ —, È Œ‘¥¦ž ¹ º, 2015, 40 (5 ) : É, Ë. NaCl  ¹º, 2014, 39(12) : 2425 - 2430. Ž˜™, XU WENYUE. Ÿ   Û Ü  ¡ÝÞ [ J] . ÅÓ¹, 2007, 37(10) : 1370 - 1381. ‘ (  ) ´, ‡, µ. ’›¯¶ˆ‰·¸³Š‹ [ J] . ’ ¹º, 2013, 38(7) :1174 - 1178. 安全科学与工程·31·  27  1           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  1  Span60    ,  150022) (   ": 。 ­€‚ƒ„€,   Jan. 2017  , ! Vol. 27 No. 1 ,  †‡ˆ, †‡, ‰Š‹ŒŽ‘’“”•–—˜™š›œž ( Span60) Ÿ ¡¢。 £Ž¤: Span60 ¥¦§¨©ª«¬,®¯, °±§¨ ¦²³ ´。 µ ‰ Span60  §» Span60 ¼°©ª«½¾。 ¿ ‹ÂÃÄÅÆǧȾÉÊË。 Œ ¶,·¸¹º ¥ÀÁ #$%:©; Ž‘’“”; ;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 01. 003 &'()*:TD712. 67 +,-*:2095- 7262(2017)01- 0013- 04 +./01:A Experimental study on effect of Span60 on temperature field in methane hydration process Chen Wensheng, Wu Qiang ( School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an effort to investigate the distribution characteristics and heat transfer law underlying the temperature field in the gas hydrate formation and decomposition process, together with the reaction heat and temperature field distribution in two systems. The investigation building on the experi mental data and the equation for reaction heat calculation is focused on the calculation of the reaction heat in the two experimental systems; and the research into the effect of the addition of nonionic surfactant sorbitan monostearate( Span 60) on the methane hydration reaction system temperature field. The results demonstrate that the addition of Span 60 enables an increase both in the number of methane hydrates and in the quantity of corresponding reaction heat, thereby increasing the temperature of the hydration reac tion system and therefore the rate of temperature; and the analysis of the molecular structure of Span60 leads to the mechanism that Span60 could promote the methane hydration formation. The research could provide theoretical support for the application of gas hydrate solidification separation and storage and transportation technology. Key words:methane hydrate; surfactant; reaction heat; temperature field 2345: 2016 - 12 - 06 6789: ­€‚ƒ„ †(51334005) ;‡€‚ƒ„ †( E2016058) :;<=>?: ˆ‰Š(1977 - ) ,‹,ŒŽ‡‘’“,”•,–—,˜™:š›œžŸ¡¢£¤,Email:cwshk@ 126. com。 ·32·安全科学与工程 14 0 #  " ! 0 1 £  ( ) ,   ,  ,­€‚ƒ„ 、†‡ˆ、‚ [1]  ‰Š‹Œ 。 Ž‘’“”•Š–—˜、 ™šŒ、›œžŸ¡¢£¤¥,¦§¨,©ª§ 2005 «¬®¯°±²‹³´¦§Ž‘’Š µ¶ [2,3] 。 ‘’º»¼Œ½、¾•¿À,Á ›·¸¹ [4] ‘’Š–Âà ÄÅÂà ,ƨ,ÇÈÉ Ê–ŠÅËÌͳÎ,ϑ’žŸÐÑ–,Ò ÅËÌÍÓÔÕ‘’Ö µÂÃ。 •× ØÙ ÅËÌ͊¤ÚË,ƨ,‘’ µÂʕ ×Û ÜÝށØÙ ß àŠ。 4 27 5 3 ½‰•×; (4) º»_¶ †‡ˆ‰, Šº»_‹ŒŽ, ½‰Ì,_‘žŸ,’“”•É–—; (5) äåò•׊ ‚º»_¯š‘’º»½‰; Ž _¯ µÂÃ; (8) ¤޽‰žŸ, ’•, º»Žñ¥ ‘’Ö ¢¦§¨,‘’Öº»–—。 µäåæ ‘’Ö µÂÃäåêë,ìíº »Åîï¸Ã,ð‘’äåŽñŠ–Ł îï,òóôõ ‘’º»Âʕ×Û Ú,€È ö÷µøùúûüý Span60 þÿ µÂÕ×ۤڊ 1  1 1 @ABC  •×; (7) ƒ[Œ›œžŸñ|, ¡¢ì£Ÿº» Table 1 ãØÔŠ‘’Ö ˜½™ŠÔ (6) ƒ]•ÓÔ^, ì\†•ב’º» ç,èé ’Ö 2 ­äåò•×,$€‚‘’º»_; (3) ƒ[êë?>ñ|, „‘’º»_¯Š  á❠2 äåŽñ Ⅰ ܤ Ⅱ ‘ F1 GHIJKL(M@ANOPQ Initial conditions of methane hydrate formation experiment systems θ/ ℃ p / MPa 1 5 w( Span60) / % 0 0. 5 V/ L 2. 121 ~}。 ‘’ µäåñ|{­ã[\†Š]•Ó Ô^、‘’º»_、 ށ`½@ñ|、 êë?>ñ [5] |¡– 。 =æçŠ<;:/ “/.- a Ü Ì,_ŠŒ½‘’º»_, •×Ì,_+*)( Ü,'&º»_%( Ü¢, 5 •×Ì, _( Ë  ×  0. 1K) ,  – . - Ü ( 5 - × 3 ) ,: :1、2、3、4、5; :6、7、 8、9、10; :11、12、13、14、15。  1 , ­ä •×、½‰—˜ ÝÞØÙ。  Û 1 2 ‘’ µÂÃ•× '1 @ADE ‘’º»Âʕ×Û Ü¤Ú, ‘ŽñⅠ、Span60 ùúûüý ŽñⅡ, ‘’ÖÂú»ÅäåØÙ, ØÙ Fig. 1 ØÙ ¬ ùúûüý Span60 Š × È  – Å Š þ ÿ。 ä å   99. 99% Š ‘’Ö µÑ Ž 。 äåò—˜ù 1。 × äåÂÃ: (1) ãÔ ‘º»&º; (2) ç÷µøùúûüý Span60 , Ï b RSTUV Highpressure cell 2  2 1 @AWX ©ëäåèê몳ðäåŽñ‘’Ö µÂʕ×、½‰«É¬Š ®‡, 2  。  2 “ •× 1 ~ •× 15” ¯ù 15 °•×Ì, _•×。 安全科学与工程·33· ž1 Ÿ 15 ¡¢,£:Span60 ¤¥¦§¨©              Š‹‚ˆ,ƒ ˆ; 4a • ”,‰,     † – 104 min — ‚ „  ˆ    4. 41 ℃,†– 200 min —‚„ˆ 3. 76 ℃,† – 296 min —‚„˜ 2. 80 ℃。 300 ~ 1 400 min,  ,‰ † ,‡  , 3 •ˆ”‡,™ š‰Š‹­€ ‹。 1 400 min Œ, ›œ,Ž›œ,‘。              a Ⅰ                             3          Fig. 3                                               Heats of formation in different time range of two systems   2 2   Relationship of temperature and pressure with time  Fig. 2 2  during hydrate formation Span60         [4]    M( g) + n w H2 O →M·n w H2 O +  , (1) :M( g) ——— ; n w ——— ,  ,  a   [5] : p 2 V2 p1 V1 - ), Q = 23. 8 × ( Z 1 Rθ 1 Z 2 Rθ 2 :Q———; (2)    、;  ­ 。   €              (2) ,‚ 1 h , 3。 € €, ƒ„ 、 、  † θ - t ‡, 4 。 Ⅰ, 2a ,20 ~ 1 400 min  。 20 ~ 300 min ˆ,‰ Š‹,ŒŽ , 3 ‘‡ ·34·安全科学与工程   p、V、θ——— ’“”Ž;     。 Z——— Ⅰ             ­€  Fig. 4 4  b        Ⅱ ­ θ - t €‚ Variation curves of temperature with time of differ ent layer during hydrate formation Ⅱ, 2b ,3 ~ 840 min  。 3 ~ 420 min ˆ, ‰ Š‹,ˆ ; 3 ‘ ‡ ’“”Ž;  ­€ 16 ê ë Ý à ,; 4b ,        、  、      48、96、 192 min, 6. 1、5. 8  4. 8 ℃ 。 420 ~ 840 min, /  , , ,   , 3 ,,  。 840 min ,  ,  。  ­ ,  ,­€€‚,Ⅰƒ Ⅱ。 ‚„ ƒ ‚, Ⅰƒ ‰†‡Ⅰ。 ‚,、 、‰†,Ⅰ­Ⅱ  56、104、104 min; ˆⅠ‡­ Ⅱ 1. 69、2. 04、2. 00 ℃ 。 Š‹ŒŽ, Ⅱ‰Š‘’“”•ˆ–—˜ Span60, ‹Œ ™ š›œƒ‘ž, ŸŽ ™š›œ ¡‘ ‘¢。 2 3 Span60   5 £ Span60 ”’“”。 ¤›¥ ¦•,Span60 ‰Š§¨‘©ª ™š›œ ¡«¬,Š‹ŒŽ† Span60 §¨‘©ª  。 ­–—˜ ,©ª™š› , ­® - œžŸ¯ ,¡‹,¢¦ 。 £‘𣤥¦§, Zhong  Rogers  Ë Ë „ 27 ì ä ÇÈÉ,ŸŽ±Ÿ ÈÆÀ,ÈÆŸ Ç £ 。 †, ‰Š Span60 ÈÉ,  ¦­® - [9] žˆ‚Ê 。 Ê ËÌÍÌÍ,  ¡ ‹  , ¢  ‘       ˋŒ©ª ÎÎ ‘ [7] ,ž 。 ¢¦ÏÈɰŠ, € , ©ª , ‰Š Span60 Ⅰž,ƒž; €ˆ¡,Span60 ‰ŠÈÉⅡ ÈÉⅡ˜ „† 1 / 3。 、 、 ‡ ,ⅡⅠ;Ⅱ ˆ  Ø ˜ ÈÉⅠ,‘ 3  。  (1) Span60 ÌÍ©ª Ê ËÌ Í,ÎΑÀ ¡‹,¢©ª   ,‘ž ,‹Œ ™š “›œƒž。 (2) Span60 ¹©ª ›œ¡ƒ §¨。 ¤›­Ï ÈÉ ™š›œ ¡«¬,Span60 ¾©ª ™š›œ ¸‘ ‘¢。 (3) »¼ ¸ÐћœÐÑÒ Ó,ÒÓÔ。 ÈɰŠ¢ÔÈÉÕÖ Õ֑׺»¼ “ÐÑרؐµ Ù,£ ÙÚ、 ÃÛÚÛ、  ™š“Ðр°Š¢Ü µÙÝÜ。 [6] °Š‘•ˆ–—˜±Ÿ©ª  [7] [8] ²³ ´ µ, ¨ © ª 、 ¶ · € ° Š ‘ THF ¸ THF - SDS ¹ º « » ¼   ± Ÿ ² ³ ´ µ。 Span60 £’“”•ˆ–—˜, ­ ½¬“, ¤ƒ«—¾®­¯¥¿ˆ­“”°•ˆ–—˜À ±,‚­ Á²™š—, ­™³—。 ¤›¥ Span60 ”’,´”’µ¶· ¢‰ Span60 ±Ÿ©ª ´µ。  : [1] ¨ÞÝ.  [2] [3] Fig. 5 5 [7] ¼½¾¿’Œ”¦ ›½Á­Ã€Ä, ŦÀ ½Á, ¤ ¢ÄÅÆ ¶ ·, ¨©ª, äåâ, €. Þ³ [ J] . ×ßËä, 2005, 30(3) : 283 - 287. Œµ“º«»¼È É[ J] . ×ßËä, 2009(3) : 361 - 365. àËØØ[ M] . ë ì: šËæí‰îï, 2007. ›œ¡§ ¨ÈɰŠ[ J] . ×ßËä, 2014, 39(5) : 886 - 890. Zhong Yu, Rogers R E. Surfactant effects on gashydrate formation [J]. Chemical Engineering Science, 2000, 55(9): 4174 - 4187. ¨©ª, ¶ ·, ôõö. THF ¹÷»¼ š“ ËÌͱŸ ²³ [ J] . èºí Ë Ëä, 2009, 38 ( 2 ) : 203 - 208. [8] À½Á; û Òӎãâã åÏç, ðñ, òáó, €. THF ¹©ª Span60 molecular structure ½¾¿’,¤›º、 ¹ ·, á  â, Ý á [5] [6 ] Span60 ”’ÂÁ¸¹¸º»¼ . »¼ ¶ 忟, äç, èéê. ®   Span60  2010, 38(1) : 1 - 3. [4]    ß Ÿ × º » ¼ à Ú Þ ³ [ J] . × ß à Ë Ø Ø, [9] ¶ ·, ¨©ª. THF - SDS ¹º«»¼ “§¨°Š [ J] . èºíËËä, 2010, 39(4) : 484 - 489. øùú, ûüý, þÿ~, €. Span20 ±Ÿ©ª È É°Š[J]. }霤ËËä, 2008, 42(9): 1165 - 1168. (   ) 安全科学与工程·35· µ  ¶ µ· ž  ¸  ¹ £ šŠ‚ “ ”  • – ‹† ‚‰­‚‰ Œ‚ކЀ‡ˆ   ¤   “   ´  †‚ † ™ † „‚  ‰ˆ “ ށ   „ †  ‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘         ’“”•– —˜‹™  š›œ    ž“”•– Ÿ¡¢£¤¥¦—§¨ ©ª«¬®¯°±  š›œ    ž“”•– ²³˜‹™  š›œ  / 0            ­€‚  ƒ„ †‡ˆ‰ Š‹ŒŽ  ‘’“”Š‹• –—˜™­š›œž   Ÿ¡¢–£  ¤  ¥•–­¦§¨© §ª«¬®  ¯ °±  ¥•–²  •– ˜³—­š›œ´ µ¶  ·  ¸¡¹º      –£¹»  º¼½  ¾ ¿¸ÀÁ­ÂúÄÅÆÇÈÉ  123    ¸    š›œž  ¸¡  –£  ­ €€‚     45678  9:;8  9<=>?                       ƒ  „   †‡ˆ ‚‰‚††Š‚‰ ‹† ‚‰­‚‰ Œ‚ކЀ‡ˆ  †‚ † ‘ † „‚  ‰ˆ ‹Š’‚  „‚  “‡ ‚ †‚‡†Š ”’ Ї Šˆ ‹ˆ•Š Š’ ‚ –€ Š‚€— Ї‡ ‚ ˜—†‚†  †‡ˆ ‹† ‚‰­‚‰ Œ‚ކЀ‡ˆ  †‚ † ™ † „‚  ‰ˆ ‹Š’‚  „‚   „  Š „‡† ‡šŠ† ™ Ž ‚‰‚††Š‚‰ ‹† ‚‰­‚‰ Œ‚ކЀ‡ˆ  †‚ † ™ † „‚  ‰ˆ ‹Š’‚  „‚› „€ ——†Š € †• ‡ —Š Ž‚‰ ‡„† ‰€ „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ † † ‡ „‰„ ‚ †‚‡Š‡ ‚  „† —Рކ†‚‡ €‡š•ˆ †‚‡†Š€ Š š‚• ‡„† ‚ š†‚ †  — š‚• ••‡ކ€ ‚ ‡„† „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ —Š †€€ ‡„І† „‰„ ‚ †‚‡Š‡ ‚  ‰€ €—†€ –– ‚• –›œ —Š Ž•†€ ‡„† ‚•š ‡ ‚ ‡†€ ž €†—Ї ‚ ‚ †‚‡Š‡ ‚ ‚• —Ї‡ ‚ †  †‚‡€ ‰€ „ˆ•Ї† Ї ‚ ‚ • †Š†‚‡ †Ÿ—†Š†‚‡ €ˆ€‡† ’ˆ €† •† ‡Š‚€—І‚‡ „‰„—І€€šŠ† •†Ž † Š ‰€ „ˆ•Ї† €†—Ї ‚ †Ÿ—†Š†‚‡ž ‚• †Š€ ‚ —І‚Šˆ ‚ˆ€€ ‡„† —Š  ‡‚‰ † „‚€   — š‚•†• €ˆ€‡†€ „† І€š‡€ €„ ¡ ‡„‡ž —І• ¡‡„ ‡„†  €ˆ€‡†ž  — š‚•†• €ˆ€‡† †Š€    ‡†€ €„ Ї†Š ‚•š ‡ ‚ ‡† Š ‰€ „ˆ•Ї† Ї ‚ž ‚ ¢ ž  ž‚•  ‚ І€† ‚ ‡„† €†—Ї ‚ ‚ †‚‡Š‡ ‚ ž ‚•  І€—† ‡ކ ‚ І€† ‚ ‡„† —Ї‡ ‚ †  †‚‡€ Š  ž ‚•  ‡ ž ‚•  „† ‚ˆ€€ ‚ 𕆀 ‡„‡  — š‚•†• €ˆ€‡† ’ €‡€ •Ž‚‡‰†€ž €š „ € —Š  ‡‚‰ „ˆ•Ї† ‚𠆇 ‚ž €„ Ї†‚‚‰ ‡„† ‚•š ‡ ‚ ‡† „ˆ•Ї† Ї ‚ž  ††Š‡‚‰ ‡„† —Š †€€ „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ž —Š Ž‚‰ ‡„† €†—Ї ‚ † † ‡ „‰„ ‚ †‚‡Š‡ ‚  ‰€ž •† І€‚‰ ‡„† —†Ÿ‡ˆ „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ž ‚• —Š Ž‚‰ ‡„† —Š †€€ „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ „† І€†Š „ ˆ —Š Ž•† € † І †Š†‚ †€ —Š Ž‚‰ ‡„† —— ‡ ‚ ‰€ „ˆ•Ї ‚ €†—Ї ‚ ‡† „‚  ‰ˆ  ‰€œ  „ˆ•Ї† €†—Ї ‚   ‚•š ‡ ‚ ‡† —šŠ  ‡ ‚ ‚ †‚‡Š‡ ‚ —Ї‡ ‚ †  †‚‡ !"#$  %&'(       )*+,-.  ·36·安全科学与工程  ­€‚ƒ                  ȍIÏÐ(á    0  (ዌ­€IN“‚  ƒŽ„” ÍΆ  ”¿‡ˆ‰  · „ Š ‹ Œ Ž     IN“‚  ‘L   €  ’ È “ ü   ” ߎù­‚    ³ž•–—ÏЍ OM˜™š(á³ÏƙšN“‚ ŽùÈ ÉM˜ Žùà›œžùË   ÈÉà›œžù Ë   ƒ­ Ÿ”¿‡ˆ‰  ³¡¢ £¤”•¥¼•5M  ÀE£0¦¤ ”•¥¼•5M §¨©Äª                         ­€‚€ƒ  „  †‡ˆ‰   Š‹ŒŽ‘’“”• –—  ˜Š—™šŒ›œžŸ    ¡ ¢ £ ¤   „  ¥¦§¨©ª «¬®¯  ° ±²Š—™³´µ¶ ·¸¹žºŠ¸»  £ ¤   ‹ Œ ¼     ½ ¾   ° ¿ÀÁÂÃÄÅ   Æ   ½Ç °¿ÀÁÈÉÊË        ÌÍÎÏÐÈÉÑҽǰ¼  ÓÔ¿Õ֛  ”¿×Ø¿  ÙÚÏÛ  D”Á ‡·Ü”•¼Ý  ÈÉ Žùà›œ à›œ M˜™šœ Þ ß   °   ± ² ¡ ¢  ‡ à á  ° º œÍÆ âã²  ›ªâä ²  å Ž   ² ¿ æ ¥ ¦ ç è ” é  ê ë å  ì í î  ï ð  ñ ò “ ß ± ó — ô ÇLÈ ÉÈÊ Èń” ÂÃÄ   õ×ö÷ø ùåúûüÎ  ÑߛªýþÿЦ’~}±²–—   | „”ÈÅÆ ”Ä ”¿‡ˆ‰ IÈN“‚   ÍΜ {¸[›\  ‡   ]^_¸`@?  >Ë=< ’›ªýþÿ;:/“ß»¿.œ-  Ý,     ª+*  ) = ™ ý þ ÿ • ( „ '  ” •           &%$¿.«¬  #"€! «¬   Ûò  •(„  °½¾01Æ2æò3 •(„4é    ”• • 5 6 ë æ 7  8 9 A   BC DE$°²FG  ÏЫ ¬  H I J  K L  M Ë   Æ  N “  O „ ” • È P æ Q   à ­ R       « ¬HIò   Æ  KLMË      Ï Ð « ÿ  ¬ ®   Ï Ð ‘ ¯ Î    £ Q«ÿ  °»±²³›´«ÿ¦üµ¶  £ Q«ÿ  °»±²³›´«ÿ¦üµ¶    ”·  °»±²³¸I”•¦üµ¶  ·„  ”·¥¼ æÊË ƒ „  „     ³ S Ñ    ° ½ ¾ È É 7 Q  • ( „   „ ƒ „   „  „ ƒ „  „ „ ¹˜º»¢¼½™” ·ò, ÏЄ  ï´ù   Æ “¿ÀÁÈÉ  ò¸¾  &%  ýþ ÏÐ ¥•ÏÐMH  0        P å A     T Q U    Ë ò      Æ  K L  M Ë      ³ S P å  °½¾ÈÉA     «¬HI   ‡     °   ö  ¦ Ä Å O ù         D>ß  Ú  >ËɪDÿ  >Ë ɪDÿ  ·D>ß—  Ä ê  × Å Æ     þDO      ’   1 Œ  Ë Ñ “ß  «¬] þ                & %  ‡  Œ  »  +S    Ë « ¬     Ê ò  ­ • ( „ DE     Ï Ð  S   Æ 2     ù  Ë ÝM   ­ O  ýþÿ  ÏÐ •( ­ ­ ­ ­ ­ ­  ”· ¿ÀɪM † ‡ ƒ    ƒ    ƒ    ‡ˆ‰€­            安全科学与工程·37·              ×ØÙ£’Ú Û  Ü Ý Þ ß  Ñ à   ”   á  â‚ã      áѕÏÐäÆÇ   á  åæ  ç  è鉒êÕ‡ëª  ‹ÃÄʼn’ÏÐ ì  ‹í    î   ïª  ‰‹íð           î   Ö±  ’ñò󁍏Γ’Ï  ­€  ‚    Ëôõö  ÷  ø¾  ùú Ð †    ‡ˆ‰  Š‹ ƒ„    Ë ò œ È “”  ôõ Î “ ’ Ï Ð Œ    Ž‘’  “”•–—˜ Ɂ‹ÃÅ  ™š  ›œžŸ¡¢£    ¤¥¦§Ѝ  ©ª«¬®¯°  €  ‚ƒ ±‡  ²³´µ¶·³Ÿ¡  —˜  ­€  ‚ ƒ„                °¸¹§º»¼           †    ‡ˆ‰  Š‹Œ     ¤½Ÿ“    °¸¾¿   èé  ÈÉ ‡ë  †—ÀÁŸ§Â  ‹ÃÄÅÆÇ         =<‡ˆ ˆ                                  ­   ­€  ‚  ƒ„    †    ‡  ˆ‰  Š‹Œ      È ­  †  Ê  Š‹ŒŽ Ɂ‹ÃÄʼn‡ˆ  ­ Ë  §ÂÌÍ    ; Ö Š¨  û  êÕ‡ëª  ‰ü Ѝ ‹ à ý   Š ‹ Œ ‹ í þ ÿ  »¼         ïª  ‰‹í™  î      ‹ à ~ „ ‹ í } | ö   î  »¼   î  ø¾  }|  ‹Ã~„ {[ÈɁ‹Ã\]                  €   ”Γ:            ‡ / ,+‡                œžŸ¡¢£ =< †: .-Ÿ¡¢£    Ÿ¡ÆÇ            „        ƒ †‡ˆ                                  ‹^Œ  ‹ÃÄÅÆÇý  ˆ  Š‹ŒÊ‡ˆ  Š‹Œ’_`  ‹^        Œс‹ÃÝ@ń  ‹^Œ?ø¾    ­ ‹Ã݄?>  Ö  û  êÕ‡ëª    Î“ÏÐ ·38·安全科学与工程 ˒ÑÒÓÔÕ Ö ± ‰ü‹Ãý‹^Œ  ‹í  î                  ‚ƒ„ ­€ †‡„    9:;<     } |   { «  [ \ ]    ^ _ ` @  ? ¼ > ? = ö <  ;:  /.-Àåå,           +*) ('Œ &%   $#¤" Ò ! 0 É  1 2    34;:#5  `6å,          — — — — Š’   —  ÕÖ ‚ ƒ~ †‡  ­€   ÕÖ üýÖàÿË        —   — — —   }78 9AB CDE  `!É  12F G > Á H I J K ;:  LMNJåOå,        P †   Q R  ( S T    & 5   U    .    æ ç  `6å,         ¨            ­€ ‚ ­ƒ„€ ‚ † ‡ ˆ€ ‰‚ Š  !  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School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an attempt to explore the method capable of effectively improving the rate and of gas hydration separation and separation concentration. The research using the visual gas separation experiments highlights an investigation into the effect of pure water system, dry water system and THF SDS complex system( THF 0. 10 mol / L, SDS 0. 10 mol / L) on gas hydrates’ generation and concentra tion; an experiment obtaining the various systems’ temperature pressure processtime curve; a calculation of the hydrate growth rate through the hydrate growth rate model, and measurement of the equilibrium phase and concentration of CH 4 ; a production of CH4 recovery and separation factor; and a preliminary a nalysis of dry water and THFSDS complex mechanism to promote the solution. The results show that when compared to pure water system, dry water system and THFSDS complex system could provide a 0. 081 and 0. 09 cm 3 / min increase in gas hydrate growth rate, a 4. 34% and 14. 57% increase in CH4 recoveries, a 0. 166 and 0. 949 increase in the separation factor. Key words:mine gas hydrate; drywater; growth rate; recovery rate; hydration separation 2345: 2016 - 06 - 30 6789: ‹ŒŽ‘‚’“”•–(51334005) ;‹ŒŽ‘‚’•–(51174264;51274267) :;<=>?: — ·40·安全科学与工程 ˜(1959 - ) ,™,š›œžŸ¡,¢£,¤¥¦§¨,„ ©ª:«,Email:wq0160@ sina. com。 $4 } 0 ‘ ’,:@ THF - SDS øšþÿ 379 ‡£¤,¥˜™;@© ª^|{«¬® ( HB630 - SiO2 ) š,½¯° ,›œ+¦Æ§¨    ( CH4 、N2 、 O2 )   [1] ­€‚ 。 ƒ 、‡ ˆ、‰Š ‹Œ 、 „ † [2] Ž。 ‘’ “”•–—˜™š›œ žŸ¡,¢–—ƒ£¤¥¦š [3 - 6] ,«¬”ƒ£¤®¯°±𣤲 §¨©ª [7] ³ 𷏋、 ¹— [8] »¼½ŒŽ; ®¯› ¾¿¶ , „ ´µ¶ ºœ ,„ 、ÀÁÂÃÄ ‹ŒŽ;®¯Åš š [9] ¶ ,„ ÆÇÈÉÊË、ÌÍÎϸ›ŒŽ。 ©ªšÐÑ, ÒÓÔ¥Õ ŠšÖ׉ؚÙÚÛ、 šŠ ›ÜÝÞß。 àá, âãä婯æçèé [10 - 13] 、   ÙÔ¥Ö×êëìí: äî [14 - 19] ¶ ±²å£³ ‡£¤, > 99. 8% ; G: 80% CH4 、15. 8% N2 、4. 2% O2 ,*)(´µ ‡ £¤üÀ。 1 2  — ¶¶·ýþÿ š§¨。 @À͸¹º: »¼, ½¾ 2 g 38 g –š—¿ÀÁÂò;' ^|{ SiO2 Ä,ň ­€ö‚˜¢ÆÇ D ”•¥¦ ÁÂ,ôÉ È 90 s,À͔«¬®ö ù 5% @。 THF - SDS ûüÉʲ THF Ë)œ ù 0. 1 mol / L,SDS ù 0. 1 mol / L。 ¬©ªàÌ,Ì §¨ýͺΠ1 ÂÏ。 Table 1 、 ˜ð¶ [20 - 22] Ö×ñ’òóôÉ ©ª• THF - SDS ûüýø†þÿ。 ~ ýš§ ¨,©ªÔ¥Ö×øšþÿ,ù 𣤩ª Æó—“ 。 Parameters of experimental systems for gas hydrate formation Ⅰ –š— Ⅱ @  ρ0 / MPa θ0 / °C G 6. 5 2 Ⅲ THF - SDS ûüÉÊ }©ªèé,|{[\ SiO2 ]ò ^_`ý———@( drywater) ?>=<;:/. THF - SDS ûüý  §¨ý ²°õ°öôÉ, Ô¥Պ÷ †。 à [23] á,ø¶Ô¥ÙÚ©ª®ù½ú, ‘’ ,“ˆŠ,^Þ-®。 ç –—š§¨ý±, @ý、 1 –— óáÄ ý±ÐÑÒ§¨ýˆ ãò ,¬†.Û τ Ó Ô&É,´ôÕÖ&É×/” †ØŠÙÚ: dVH 1 1 = [ V w + ( - ) n w ] × 10 - 6 / ( τ / 60) , (1) dt ρH ρW 3 1  1 1  Ú²:V H ———Ô,cm ; V W ———†ôɲ“ù‚Û  3 Ô,cm ; 𧍠[23]。 ƒ ë 150 mL ˆ òó、 À、 m W ———†ôɲÜÝö ° 、ˆ °、¥ñ ý±、   MS - B €ˆ ­€ö‚˜。 ƒ ²,ˆ òó „—»¼ - 10 ~ 50 ℃ , 20 MPa; À »¼ - 15 ~ 90 ℃ , ± 0. 2 ℃ ; ,g; ; τ———òóýàáâ ..,min。 Çã%† †‡ „—^ä奿ˆ”Ò§¨ýˆ °ˆ ¾ ± 0. 01 MPa; ˆ °ˆ ¾ ± 0. 01 ℃ ;MS - B €ˆ  ­€ö‚˜— SUS304 ‰Š­‹Œ,Ž ’“Š”•,“Š»¼ 10 000 ~ 28 000 r / min。 ρ H ———ÞÛß ρ W ———ß ; ê ã ¾ ^²éê ší— a,?¥ çè^²éêœ œ ,Ù” CH4 ëì η î®  ý þ ÿ        š Ù Ú,  Ù ‘ §¨—ù,À–š—, ˜™ THF š,›œ žŸ¡¾¢Æ ‡£¤,¥˜™;˜™ SDS š Úù η= n HCH4 n Feed CH4 , (2) 安全科学与工程·41· 380 ¶ · ¸ ¹ :n CH4 ——— CH4 ; º » » ½ 26 ¾ ¼ Feed ¤¥ˆ‰ ¨© 1  II Š›。 ——— CH4 。 a= n HCH4 × n gas X n HX × n CH4 gas , (3) n HX ——— N2 、O2 ; —— N2 、O2 。 n gas X —  2 1  ˜—˜™,³´,µ „‘Ž‘,š‹Œ¶Ž,’‚“‡¬ , ­     € 94 min ,   € 5. 11 MPa,“‘”  „, ¡£†, ‡  1. 45 MPa。 ¤¥ˆ‰   I,     ,         2 ℃ (      III,  6. 56 MPa  ,€ 10 °C,€ 5. 5 min  ) ,   6. 66 MPa,  7. 3 ℃ , , ,­€ 16 min ,‚ƒ„ †‡ˆ‰Š‹Œ Ž, ‘, ’‚“‡ ,­€ 66. 6 min , ‚‡” ­” • Ž – — ˜    ™ , š      6. 28 MPa,€ ›œ‚‘ žƒ„ Ÿ˜¡¢£†,‡  2 2 ¦§¨© 1  III Š›。 „ ›œœ·¸¹º»¼½¥ œ¾ Œ¿ÀÁ½žœ·,Ÿ (1) ~ (3) ¡ ¥‘ŽÄ、 ¡£ÅÆ ÇÈÄ,Ÿ¤¥ÉÊ© 2 Š›。  II ¢Õ  III Ë‘ŽÄ、ÇÈÄ¡£ ÅÆÌ¦§ I, ͂ ¨¡£ ©¤Îª III。 , 0. 38 MPa。 ¤       ¥ˆ‰ © 1  I Š›。 ¦§¨  „          2 ¦§ ,      ’  4. 7 ° C,   € 6. 07 MPa,š‚²„ˆ•–­”–— ,n CH4 ——— CH4 ; gas „  n H CH4        2          Fig. 1 1     Relationship curves of pressure and temperature with time of hydrate formation in I system    II,      ‹      6. 55 MPa,ªŒ 9. 5 ° C, «Ž 4. 7 ℃ (3. 8 min) ,𠬮  6. 55 MPa «Ž¯ 6. 1 MPa,‘Ž „(26 min) ,€ˆ‰ ¡¢°“‘Ž‘”,  ­±   5. 4 MPa  ž’ (99 min) , “‘”  „,š¡¢£†,‡  1. 15 MPa。 ·42·安全科学与工程   、  Comparison of growth rate, recovery and separa tion factor of methane hydrate in different experi mental conditions   、 ’ 2 °C “ Fig. 2       Ï        Ë  ‘ Ž Ä 0. 05 cm3 / min,« THF - SDS ¬®¡ Ð 0. 131 0. 14 cm3 / min, ¯¨ÑË ‘ŽÄ°§Ï̱ ÒŒ‹, « 3 Œ‹²0. 081 cm / min, ¯ 2. 62 Ó,THF - SDS ¬® Œ‹² 0. 09 cm / min,¯ 2. 8 Ó,Ô¨¥ Ë‘ŽÄ³´©¤­。 Õ®ÇÈÄ¡ 3 £ÅƵ‡¡Â¯Öו,THF - SDS ¬®¥ §ÏØÙ©¤ ¦§«; Ï 3. 86%   CH4 Ç È Ä  ¡ £ Å Æ ¡ Ð 1. 368,« CH4 ÇÈÄ¡£ÅơР8. 2% 1. 534,THF - SDS ¬® CH4 ÇÈÄ Ó4 Ô Â Ã,Ç: THF - SDS ¶·  18. 43%  2. 317。  , CH4  4. 34% ,       0. 166,     ; THF - SDS  CH4  14. 57% , 。 0. 949,  ,,      ,  CH4  。 THF - SDS ,   , CH4    。    ­€‚ ƒ„  †‡ˆ‰Š‹,  Œ、 Ž‘ ­’€ „‚ƒ,„ 3 “†。 ” ‘‡‡ ˆ‰Š,•  ‹ŒŽ‰ Š,„ 4 “†,–— ‘˜、 ™ 。 ’,, “ ”‡•–。 381 [18] ®  ; °¦§–—› THF ‘˜•‘‹,THF ®± , œž [24] , œž¥²³¦´™›œ ž,’, –—›‡, § ‡,£¨ ¢£©‰,‡‰ª«” µ¬ ®,ª¶·™‡¸  。 ’, ,THF - SDS  –  , ‡‡ˆ, CH4 。 3   (1) ª¹¶· º¯ “、  THF - SDS ¶· ³°  ±§,»¼,²½  0. 081   0. 09 cm3 / min,³ 2. 62 ´ 2. 80 ´。 (2) µ THF - SDS ¶ CH4 ¾¿·ˆ ÀÁ»¼, THF - SDS  CH4 • ¤¥  4. 34%  14. 57% ,  0. 166  0. 949。 (3)  THF - SDS ¶·¾¿。  ,  CH4       Fig. 3 3 ª¨œ  Formation mechanism of drywater   ;  THF - SDS   , CH4          [1]   Fig. 4 4  [2]  [3] š,—˜š šŸ¡š¢£ —˜š ˜ œž, ˜ ˜š™› Ÿ。 • THF - SDS [4] [24] ,¡¬ SDS ¢£œ® ,™¯ Ã, Ÿ¸, . ¶·˜°¦§ÀÁ[ J] .  Ã, , Ÿ¸, Ç. £¨¾¿¶· ÄŹ‡§§Æ, 2006, 35(5) : 658 - 661. 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National Centreal Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper seeks to improve the hydration separation effect of high concentration CH4 gas. The research works towards using gas rapid hydration spray experimental device for the hydration separa tion test of high concentration CH4 gas under the influence of atomizing flux; combined with gassolid chromatography, exploring the effects of nozzle flux on the CH4 recovery, separation factors and partition coefficient. The results demonstrate that gas sample G1 , which sees a nozzle flow change from 10 mL / min to 20 mL / min tends to have a change in corresponding CH4 recovery rate from 17. 65% to 25. 27% , in separation factor from 1. 46to 1. 83, and in partition coefficient from 1. 12 to 1. 19; and gas sample G2 which experiences a nozzle flow change from 10 mL / min to 20 mL / min tends to exhibit a change in the corresponding CH4 recovery rate from 14. 68% to 24. 51% , in separation factor from 1. 51 to 1. 95, and in partition coefficient from 1. 09 to 1. 13. An increase in nozzle flux yields an increase in CH4 recovery, separation factors, and partition coefficient of two gas samples. Key words:gas hydrate; spray; flux; hydration separation 2345: 2017 - 04 - 17 6789: Ž‘’“†”•–—˜(51334005) ;Ž‘’“†”—˜(51174264) :;<=>?: ™ š(1959 - ) ,›,œžŸ¡¢£,¤¥,¦§¨©ª,ˆ‰«¬:®,Email:wq0160@ sina. com。 安全科学与工程·45· 326 " ! 0 1 Š “ Ô Ô 3 27 4 2 50 °C;Ÿ¡Ù­Ø\™³ 0. 016 mm, Ù­´Ê 0  0 ~ 20 mL / minç”/.-, àï 40 ~ 80 μm Ù  ,  ,、 ,   ­€‚ƒ。 „ †‡ˆ‰Š‹Œ Ž,‘’“”•–—˜™š›œ“ž。 Ÿ¡ ¢£›œ“¤¥¦§¨©›ª«” 1 / 3,¬® ¯°±²³´µ[1] 。 ¶·, ¸¹ ­‡Â ‡ˆ‰Š‹¼½¾。 ¿žÀÁ 、ˆ ¶ÃĊ‹ÅÆÇÈ、É¥Ê ‰ ÍΘÏнÑ。 º» [2 - 3] ËÌ ­ Ë; ò¦_甧¤¨¨𔵶· SE - H20 / 20, ç ” 0 ~ 20 mL / min, & òó 20 MPa,¸— ¹ 0. 5, —º» 0 ~ 25 ° C; £¤ Ú¥£º» - 20 ~ 60 ° C, ¤¸— ± 0. 2 ° C; ò óž §”¸— ± 0. 01 MPa; —ž §”¸ — ± 0. 01 °C; ˜¨¢ à„¼½­Ó—、 òó‚­; ©ª«¬õö¾§ÀÜ`、 `¿÷ *。 àត GC4000A _ÀÁ¨­Ó ÃÄ_‚­。 àáéêÅÆ 1 ÇÈ。 ҆, ¡ÓÔÕÖרÙÂÚÛÀÜ [4] Š‹ÝÞ®ßàáâã, äåæ ¨Ùçè     ­àáéê×ëìÀÜíîàá, ï ðñòóôõö÷ø—ÀÜùúûüýþ [5] ÿ¶~。 }|{ [ØÙØ\ —]^_  ­€ ÀÜ`éê, @?>òóô=<;Ê :/.-íîàá, ,­Ô+ÂØ +`ÀÜ, á®ØÙ €-ÀÜÊ。                          ‚ƒ„  [6] ˆ žÀÜû, , œ ×Àðñþÿ ¶ , ØÙÂ` Fig. 1 1  Spraying equipment of rapid gas hydration ØÙðñ ÀÜíóÔ+*。 Mohammad [7] â㠁—òó/.-¨ÛÙ­± [8] +×ÀÜ`þÿ。 Lucia Brinchi ‰@> âã@  25 L ðñ­€‚=<;Ê: ƒ、ØÙ„ 、òó、À”、Ø\ò†  /.-ÀÜûú‡ˆ‰‡。 ŠÕ –— CH4 âã׋, Œ÷ ŽÀ‡àáéê, @‰Àžíîç ”þÿ-À‡àá, 甓‘× –— CH4 À‡’ àáÀ'ÚÉÊÀ;›: › G1 , φ ( CH4 ) = 70. 0% , φ ( N2 ) = 23. 7% , φ( O2 ) = 6. 3% ;  › G2 , φ ( CH4 ) = 80. 0% , φ( N2 ) = 15. 8% ,φ( O2 ) = 4. 2% , „%$#ŒË ÌÍÎÚ。 1 2  ¨££°ÂÝÞ› G1 、G2 @ 10、20 mL / min Ø\ç”þÿ-ÏÀ‡à á。 àáõАÅ= 1 ÇÈ。 Ë, ,“”þÿ ,)•–_½âã€ÆàáÝÞôÀÜ €`‚ˆ—˜。 Table 1 1  Parameters of experimental systems for gas hy drate formation 1 àá àá  õ Ñ· 1 1  Ⅰ › ¨àá('™šùúÀØÙàá éê,ý„훜òõö、 òÀðñ­、 òóž 、—ž 、 Ÿ¡Ù­Ø\、 ˜¨¢ õö、£¤Ú¥、 ò¦_甧¤¨、 ©ª«¬ õö ° 。 àᮯéê òÀðñ­,  8 L, ± ² ò 20 MPa, ’   — - 10 ~ ·46·安全科学与工程 Ⅱ  Ⅰ -1 I -2 Ⅱ -1 Ⅱ -2 G1 G2 q V / mL·min - 1 10 20 10 20 ’_ÀÁ¨§ θ/ ℃ p0 / MPa 2 6. 23 2 5. 95 ò­ÓÀðñË _Òӄ_žˆÀÜ_ž Â4 Ã Ä Å,Æ:À¤«¬®ƒ , O2 ,  ,O2   N2  ,  CH4 - N2 。  ,   327 ¢£ ; ŒŽ”³ ™§¨©†ªƒ¹¬®¯  Ž 40 min ,„´‰Š‰Ž 5. 93 MPa, °–§¨‚ [9] ,  CH4  η、 β ‚ƒ [10]  „ n HCH4 , = η n FCH4 α= n HCH4 × n gX n HX × n gCH4 β= H :n CH4 ——— ­ α € n HCH4 n gCH4  : (1) , , (2) (3) µ±²³´‹°²©ÓÉ»¹­ÃÔÕ¯  ,ŒŽ„§¨·‘ƒÖÀ¯ »µ¶;ŒŽ ”³Ž 160 min ,„´‰Š‰Ž 5. 36 MPa,ŒŽ„ §¨·Á‡ï ĸµ¶, ¼¹³ ń´ ƯÇ; ÈÉ ŒŽÊ˔³, 160 ~ 480 min „ ´ ‰ Š ¯ ‰ Ì “  ‘, 480 ~ 620 min„´‰Š¯‰Ì“–,620 ~ 760 min „´ ‰ŠÍ¤,ŒŽŽ 760 min ÎÏ,„´‰Š¥Œ Ÿ ”¤, §ŒŽÐ Ñ,   „ ´ Š “ 2 ℃ 、 ‰ Š4. 66 MPa。  G2 ‡ˆ¼× G1 ½Ø§¾, ¦    – — ‰ Š    ‹ €  ­ € 2b  CH4 †ƒ; n FCH4 ——— CH4 †ƒ; ‚ƒ。 n gCH4 ——— CH4 †ƒ; n gX ——— N2 、O2 †ƒ; n ——— H X  N2 、O2 †ƒ。   2 1   2        ‡ˆ€  ‰Š‹€ ­€ 2 ‚ƒ。 ŒŽ„ ‘, ’†„  ‡ˆ,‰Š‹‡ˆŠ“Œ”•‰ŠŽ‘ ’€Š““”•–,        a –—˜     G1  ™ƒš—–„˜™š›œ›€œ™†„ž Ÿ,  ž›¡¢£–。 ­,ŒŽ€Š ­€ 2a ‚ƒ。 «¬®ƒ 10 mL / min, —•  G1 Ž 6. 23 MPa,€‰Š¤¥¯‰,ª°    “”¤‚Ÿ¡¥,¢¦§¨£©ª 2 °C。 ‡ˆ€ I   –—‰Š‹€   ; ±²¦、„˜™§¨©†ªƒ«¬®¯  ŒŽ”³Ž 40 min , „´‰Š‰Ž 5. 98 MPa, ° –§¨‚µ±²³´‹°²©µ¶§·¸¹º°  »,ŒŽ„§¨µ¶ªƒ¼½¾¶¯        ¿À; ŒŽ” ³ Ž 160 min , „ ´ ‰ Š ‰ Ž 5. 59 MPa,ŒŽ„§¨·Á‡ï ĸ Fig. 2 µ¶,¼¹³Å„´ ƯÇ;ÈÉ  ŒŽÊ˔³,160 ~ 520 min „´‰Š¯‰Ì“ ¿‡ˆ€ –,520 ~ 760 min „ ´ ‰ Š Í   ¤, Œ Ž Ž 760 minÎÏ,„´‰Š¥ŒŸ ”¤, §ŒŽÐ Ñ,„´Š“ 2 ℃ 、‰Š 5. 07 MPa。 «¬®ƒ 20 mL / min, — •     G1 Ž 6. 23 MPa,€‰ŠÒº¯‰, ª°±²¦、 „˜   2        -  Curves of pressure with time of hydrate ‹ÅÙÐ ŒŽÐÑ -  ­€ 3 ‚ƒ。 € CH4  ‰ŠÈÀ¤«¬®ƒ“”Á”¤ÍÚ§ ¾,ÛÁ¼ ŒŽÐÑ‰Š CH4  È«¬®ƒܑÁݖ, ĸÞ‰ Š CH4 ÈÀ¤«¬ßàܑÁܑ。 安全科学与工程·47· 328 ¾ ¿  À Á      ‡ à à Š27 Æ Ä ‹Š— 1. 46 „ 1. 83, 1. 25 ;•— 1. 12 „ 1. 19, 1. 06 。  II ,    — 10  20 mL / min, ЋЗ 1. 51 „  1. 95,    1. 29 ;  •   — 1. 12 „  1. 19, 1. 06 。    ­,Š‹Š˜• ­€­€‚‚ƒ, ƒ„ †„          3 Fig. 3                                  -  ‡€„‡,ˆЋР›‰‡†ˆ‰。 œž, „‡ CH4 、 Š ‹Š‰ˆ‰, •‰‚Ÿ。 Related parameters of gas phase with hydration phase in end of gas hydration reaction          、 , (1)      4。  I ,  10  20 mL / min,  CH4     2 2         17. 65%  25. 27% , 1. 43 。  II ,        10   20 mL / min,   5 Fig. 5 CH4  14. 68% 24. 51% , 1. 67 。 ­,CH4   ­€­€‚‚ƒ,ƒ„ † „‡€„‡,ˆ † G2           Effect of nozzle flow on separation factor and distribution coefficient   ‰‡†ˆ‰。 2 3  „‡—€ ¡™  ¢,š›œŠ£™ž¤¥ ŠŸ¡¢•, ­¦‡£¤§¨ ©,¦¥›œŠ” А£ª«¬’“, ”    ®¦ ¥¨£±©ª,£±©’«,’Œ¦ª ›œА£², ¦€š£™«³  ´˜µ¶,·‰±©£°Œ¯ ¢¬¢¸’“®¢¯°, ›       4 Fig. 4      CH4  Effect of nozzle flow on CH4 recovery  (2) (3)    5。 Š‹ŠŒ‹Ž‘ Š’“ŒŽ CH4 ‘“, Š‹ [11] Š’‡“” CH4 ‘“’ ;•–— ”  “, •’‡“”• ”  ’˜,•™š–。  I ,— 10  20 mL / min,Š ·48·安全科学与工程 •¦§。 ¯, „‡°¦  ¢ ¸©±。 œž¹, ²³¨©¨„‡±© ,´Œ‹¦¥£ª µ ( Š ) « ¬’“,°Œ¦«•  ¢¬°ª 。 ‹¶,·  †,¸ ¹º 20 mL / min  ¦‰»¼½ 10 mL / min。 3  Š®  (1)  I, 20 mL / min  • š–º¨»† 10 mL / min  1. 35 , ‘4 À ,–:ž œ  I,  20 mL / min   10 mL / min  1. 49 。 329 ¡¢ [5] ®¯°, ®, ±. —„  CH4 [6]  , , € 、 。 [7] (2)  ,G1 、G2   ƒ„ : [1] ‡ˆ‰ ( ) ­€, †。 [8] ‚ ¶™­€[J]. ™š€·šƒ, 2008, 24(5): 385 -389. 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School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Centreal Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is devoted to improving the effect of recovery CH4 from methane gas using hy drate way. The research centers around gas hydration separation experiments on two gas samples ( G1 : φ( CH4 ) = 60% , G2 :φ( CH4 ) = 70% ) , by applying the visualized bubbling gas hydration separation ex periment device and using three kinds of bubbling rates(10、15、20 mL / min) , and provides some target parameters such as hydration separation rate and recovery rate. The bubbling rate increase from 10 mL / min to 20 mL / min is accompanied by a respective increase from 17. 8 and 26. 2 cm3 / min to 29. 1 and 34. 6 cm3 / min in the separation rates of G1 and G2 ; and hydration separation is followed by a respec tive increase from 4. 01% and 3. 51% to 5. 21% and 4. 01% , in the recoveries of CH4 and a respective increase from 1. 63 and 1. 33 to 2. 24 and 1. 91 in the separation factor. The bubbling rate has a demon strated ability to accelerate the process of gas hydration separation, strengthen the hydrate method able to recover the CH4 in the gas, and improve the purifying degree of CH4 in the recovered gas. Key words:gas hydrate; bubbling rate; separation rate; recovery rate; separation factor 2345: 2017 - 03 - 15 6789: ‹ŒŽ‘„’“”•–(51334005) ;‹ŒŽ‘„’•–(51674108;51404102) :; < = > ?: — ˜ ™ ( 1982 - ) , š,  › œ ž Ÿ ¡, ¢ £ ¤, ¥ ¦, † ‡ § ¨: outlook. com。 ·50·安全科学与工程 © ª « ¬ ® ¯, Email: zhangbaoyong2017 @ !4 0 331 123,°:íî^_è¡¢¤,+ ž,‰Ÿ† 0. 237 mm íî¡¢, Èý¿Í†, ‰ 0  䮾¿£'¤˜‹ˆ¥¦ò¾§ó' ¤,˜íî¡¢î¨ó§‰äð³,©‹ˆ            ,      [1 - 4] 。  CH4   `ŠÈɪ«íî。 , ­€‚ƒ„ †,‡ ˆ‰Š‹ŒŽ‘’。 “”† CH4 , •  –—˜™Œš›œžŸ 。 ¡¢£¤¥ ¦§¨©,ª«¬®¯     CH4 、N2 、 O2 ° ±  ¡ ¢ £ ² ³ ´ µ ¶ ·  ¸ ¹ [5] (0 ℃ ² CH4 、N2 、O2 ±¡¢£³´µº» ³ÈɆ CH4 ¤。 ¡¢£¤¥•–ÊËÌÍÎÏ、 ¶·ÐѰ [6 - 12] , Ó¤¿Í¡¢£ÂÔÕÖ、 ¤× ÄÒ Ø¸°ÙÒÚÛ€ÁÜÊÝÞßà。 áâ, ã ä囿çèé CH4 ®¡¢£¤¥êë ³ìœž。 Morgan ° àíî¥ïÞðñò óô CO2 ¡¢£Â¶·œž, õ½öÐ÷¶· [13] ø,íùú¡¢£Â²ûüº»¶·。 Shagapov ° [14] ¾¿íîÈýþÿ¡¢£Â¿Í CH4 î~¡†}|{[, \öÈý¡]Œ¡¢ [15 - 16] £ÂÔ^_ì`。 @?>° èé=<;¢  - SDS ®`óôíî¡¢£Èý, :Éíî [17] ¦–ס¢£Â²。 >° ~íî†óôë=< - THF ¡¢£ÂÈý, õ ½=<¡¢£ÂÔ^_íî^_  。 œž,íîèé CH4 ®;¢¡ à, ӳ윞ò»› /.½,–ì¤×Ø/-。 ¢ ߖ  1 1 1 Fig. 1 1 2      Experimental setup of gas hydration for visualiza tion and bubbling style Èý®`¬ 1 û®。 Èýࡽ(Á¯° ¡;± G1 、G2 ²(&%$¾³®–´µ, ¯   ¶ · G1 : φ ( CH4 ) = 60% , φ ( N2 ) = 31. 6% , φ ( O2 ) = 8. 4% 。 G2 : φ ( CH4 ) = 70. 0% , φ ( N2 ) = 23. 7% ,φ( O2 ) = 6. 3% 。 ± G1 、G2 ~ 2 ℃ ¶·ø [18 - 19] , ³´µº»‡¸à Chen - Guo «#{[ ¼‡¸¹ 4. 78、4. 23 MPa, ~â¬"êíî ^_,+Èý。 Table 1 1  Parameters of experimental systems for gas hy drate formation ó ± Èý®` p / MPa G1 ,­€íî®`†íî^_è¡¢ G2 θ0 / ℃ p0 / MPa Ⅰ -2 2 v / mL·min - 1 10 4. 78 2 6. 78 15 Ⅰ -3 20 Ⅱ -1 10 Ⅱ -2 4. 23 Ⅱ -3   1 ½(†‡¦Þíî¡¢¤ Èýˆ‰¶· Ⅰ -1 ¤)ר,+, ½¡¢£¤¥“” ÊÝÞßà‚Èýƒ„。 1       欦Þíî¡¢¤Èý ,íî^_½,+, ¤^_、 “”_°½ *    ¼½ 2. 56、14. 30、11. 10 MPa) , ¾¿ÀÁ¡ ¢£º»¶·Ã CH4 ÄůÆÇ¡¢£       2 6. 23 15 20  Èý。 ˆ¦Þíî ߉、 º `Š、®‹ˆ`Š、 áÇ`Š、 ŒÇ`Š、 2 1 ³Ž‘’¯。 “”½:¦Þíî ߉, –ו– 7 L, —˜º 16 MPa, ™š†–›œ  I - 1 ½º,Èý»¼º» 6. 78 MPa, »¼Ð÷ 2 ℃ 。   2 ½®` I - 1 ¡¢¤¿Í。 ®` 安全科学与工程·51· 332 ° ± ² ³ 0 ~ 8 min,、 ,  , 8 min,  (  )  ,  6. 76 MPa, 2. 11 ℃ ,       、  ;   20 min, , ;  40 min,  ­, € ;  100 min, ‚ƒ„ ­     †,     6. 69 MPa, 2. 12 ℃ ;  588 min,‚ƒ„­ 、 ‡­ˆ‰ €,   †, 2. 02 ℃ 。 ‚ƒ„Š‹,  5. 71 MPa, Œ 3  † I - 1 ‡ˆ‚ƒ„‰Š、 Ž‘ €‹†’“。 ´ ¢ 2 2 ¦ ¦ ¶ 27 · µ GHbcd(Nbcefg ”Œ Sloan [20] –Ž‘’—, ˜‰ • ™“ƒ I •• ” Šš,  ‚–— V1 p 1 p2   - dV H  R Z 1 θ1 Z 1 θ2  τ × 10 - 6 / , = 155. 812 ×  dτ  60 p2   1 - 4. 010 1 ×  Z 2 θ2  [ ] (1) 3 ›‰:V H ——— ,cm ; R———Žž œ V1 ———” 3 ,cm ; ˜Ÿ; p1 、 p2 ———   ‚ ƒ „ ‰ ¡  ¢ ™  Š  ,MPa; θ1 、θ2 ———‚ƒ„‰¡¢™ Z1 、Z2 ——— ,℃ ; £¤¥; τ———‚ƒ„‰¡¢™‘š,min。 ”›(1) ›œžŸ¦ a 0 min b 8 min 、 ŸŒ, ¦§ † ‚–—,¨¡‚–—Ž–— € ‹†’“,©Œ 4 Ÿª。 Œ 4 ’«,–— q  10 mL / min ¬ 20 mL / min ƒ„‰,™ G1  ‚–— 1. 78 cm / min ®¯ 29. 1 cm / min; 3 3 ™ G2 ‚–— 26. 2 ¯ 34. 6 cm / min, 3 c 20 min ™ G1 、G2 ‚–—Ž–—¯¢°±® d 40 min ¯²³, ´ ˆ ¯ ¢   – — ’ µ ¶ ‡ ˆ    ‚ „。  e 100 min f 588 min OP I - 1 JKLM(NVWXYZ[  Fig. 2 '2 Typical photographs of gas hydration separation process in test I - 1                          ' 3 OP I - 1 JKLM(NVW\] - ^_`a Fig. 3 Curves of pressure and temperature of gas hydra tion separation process of test I - 1  ·52·安全科学与工程 Fig. 4  2 3 '4    GHbcdJKLM(Nbcefg Influence of gas separation rate behind bubbling rate GHbcd(Nhiefg ‡ˆ‚£¤’ Linga ¥ [21] ¬ Ÿ¦ •———§¨— η ©‚¤¥ α ·ª¸¹, ˜ ‰ CH4 §¨—·ª‚ƒ„«¬º‰ CH4 §¨®,©›(2) Ÿª; ‚¤¥®»¼¯ Æ4 Ç 333 ±ÈÉ,Â:›®¯  CH4 ,   CH4 ,  žŸ—˜,‡ˆ‘’‡Š¡¢œ£˜ 、¤¥,™¦š‘ ¢œ‹§ž˜, ‘ (3) 。 ’‡‘Ÿ“; η= α= H H H n HCH4 n F CH4 , (2) n HCH4 × ( n gN2 + n gO2 ) n gCH4 × ( n HN2 + n HO2 ) :n CH4 、n N2 、n O2 ——— O2 ,mol; , (3)   CH4 、N2 、 n FCH4 ——— CH4 ,mol; n gCH4 、n gN2 、n gO2 ———     CH4 、N2 、O2 ,mol。 (2) 、(3)  CH4 、  ,  CH4 、    ,   5  。   :      ‘ˆ€ Œ©ª£¤“,®¡¢Š‘Œ” ¯° ¥±²,‹’‰³,´Œ¦§Ⅰ 12 2 12 ¨µŒ¶, ·¸ 5 6 ©¹·¸ 5 ª §, ”‘Ÿ N2 、O2 º»¹· ¸,CH4 ¡¼»·¸, ½­ N2 、O2 ¾ »¹·¸, š CH4 »  ¹ · ¸  ƒ „ « ¬ š N2 、O2 , ,¬‡ CH4 »· 4  ¸¾¿„,‡ˆ  CH4 À Á,„Ž CH4 ­。  10 mL / min 20 mL / min,  G1  CH4  4. 01%  5. 21% ,  1. 63   2. 24;  G2  CH4  3. 51%  4. 01% , 1. 33  1. 91,  G1 、G2  CH4 ­  ,€‚  CH4 ƒ„, CH4 , ­ †。   ¨, CH4 、 ,°€ (2)  †, €       ‚   CH4  ƒ „,‡Œ CH4 。  : [1] Æ Ç, È [2] Singh A K, Kumar J. Fugitive methane emissions from Indian coal     [3]    Fig. 5 3 [4] [5] [6]  [7] ˆ€ ‚‰ - ‹’‰Š‹, Œ Ž Š,‘’“;­“”‚•”– —˜™•,š–˜­‹‚—˜›œ [17] ™ ,‚’™•š›  Sulaiman W R W, Azizan N, Jaafar M Z, et al. Additional gas re source for coal bed methane by applying underground coal gasifica search, 2014, 931 / 932: 1020 - 1024. Influence of recovery rate and separation factor be ‡ˆ€ ‚‰Šƒ‹  Œ,„Žˆ€ ‚‰ ‘†,‡ˆ mining and handling activities: estimates, mitigation and opportu tion and enhanced coal bed methane [ J] . Advanced Materials Re   hind bubbling rate ¼, 2014, 16(06) : 78 - 84. cedia, 2016, 90: 336 - 348.   CH4 、 É, ±Ê‘. Ë̲³Í•´µ¶· ¸¹[ J] . º»­ nities for its utilization to generate clean energy [ J] . Energy Pro    5 ¨,  Ä, ®¯  “,š§Å 。     (1) ÂÉ,     ¨,¡¢Š ‚‰©ªš‹ Œ, «¬‹  [8] Mastalerz M. Chapter 7coal bed methane: reserves, production and future outlook[M] / / Future Energy Elsevier Ltd, 2014: 2966 - 2971. ÎÏÐ. ‚½ÑÒ£ӄ¾¿¨¸¹ [ D] . Ô: ÔÀÁ¾, 2014. 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National Professional Center Lab of Safety Basic Research for Hydrocarbon Gas Pipeline Transportation Network, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is focused on investigating the effect of temperature on gas hydrate rapid growth. The investigation entails using visual gas hydration separation and strengthening experimental de vice for an experimental study on gas hydrate separation kinetics for high concentration gas mixture under synergistic action of TBAB and SDS at different initial temperatures. The results show that the gas hydrate formation consists of the three stages, rapid, slow and stable one; the hydration rate and the average gas consumption at 2 ℃ is up to the peak value of 0. 056 mol / min and 0. 668 mol respectively, which is most favorable to the faster hydrate formation; along with the increase of temperature comes the lowest value in the average gas consumption and hydration growth rate at 5 ℃ ; and the synergism of TBABSDS could promote the growth of gas hydrate while a large latent heat of phase change during the formation of TBAB gas hydrate tends to inhibit the promoting effect of SDS on the formation of gas hydrate. Key words:gas hydrate; growth kinetics; initial temperature; hydration rate; gas consumption 2345: 2019 - 03 - 20 6789: ˜™š‡›œžŸ¡( ZD2017012) :; < = > ?: ¢ £ ¤ ( 1982 - ) , ¥,  ¦ ˜ § ¨ ©, ª « ¬, ® ¯, ‰ Š ° ±: outlook. com。 ² ³ ´ µ ¶ ·, Email: zhangbaoyong2017 @ 安全科学与工程·55· 256 0 1  2 3 4  ,   , , [1]  ­€ 。 ‚ƒ„ , †‡ˆ‰Š‹, ŒŽ‘’“”•–—,˜™š›€–—œ、 [2] ž­ € Ÿ ¡、 ¢ £   ¤ ¥ ¦ § ‹ ¨ © ª 。 2005 «,¬Ž® [3] ¯°™±–—²•³´µ ¶·–—。 µ¸¹, º»¼½¾,1 ¿ [4] , ÆÇ ³ ²•ÀÁ à 180 ¿ÄÅ È、 - 15 ~ - 10 ℃ ÉʾËÁÌÍ Ã, ÎÏ, ² [5 - 8] •À Ð ¦§  š、 ÐÉÊÑÒ® ÓÔ。 ÕÖ²•רÙÚÎÛ×ØÜœÒ² •ÀÝ 。 Þ«ß, à á▗ãŒäåæçè ˜é  ê ¢ ë × Ø ç è ì ‘ í Ù î ï。 ð ñ ò [9] ® îïó SDS ˜ÄŲ•ÀôõöáÕÖ, Ÿ÷øù,Çúû¹ SDS ÁäåÄŲ•Àôü [10 - 11] ýþÿ~}|{Ò[Ü\Œ]。 ^_`® Ç@?>Ñ\ÒÈöÉʾ, –— THF - SDS  ˜=åר™,îïøù,@? >Ñ\ÒãŒæÉÊ@™šó CH4 ¶·œ,  [12] ó²•[ܜҲ•ÀÝ 。 <¢;® –— TBAB - SDS ãŒæ˜š\ CO2  (  á á 5 1  1. 1  6 29 7  :/—˜™—$šî›Áœ²•ר :/,žŸ 1 ¡¢。 :/£#¤¥²•¦%§ ¨½¦%§,š¨© 2 ª«œ¬¦%§、2 ª® ù¯°±²Ò 4 ª@³´±²Â+³Íµ¶Œô。 § ·   Ó › ´, ¸ È  20 MPa, ¹ º  100 mm,š\ 800 mm。 » -¼½§šÈ®ù œ¬,¸È 20 MPa。 ¦%§“¾Ñ²¿ÀÁÂ, à ü ¾ Ñ ² ¿ ß Ä › ¦ % § Ñ \, Ä Ñ Å Æ  - 25 ~ 95 ℃ 。 §¹Ñ\©¹¥ Pt100 Ç È É Ñ \ ʘËÍ, Ë ÅÆ - 30 ~ 50 ℃ , Ë Ì\ ± 0. 01 ℃ 。 Èö©šÌ\ÈöʘËÍ, Ë Å Æ 0 ~ 25 MPa, Ë Ì\ ± 0. 01 MPa。 §¹Ñ \、Èö©™Í:~ÎÏà ,šÐ ÄÑÒÃüÓù+ÔÕ¤¥Ö×:~ØÑ§ ¹¼¦%¼½。 :/—Ùæ TBAB \ 0. 2 mol / L,SDS Ú \ 500 mg / L, âÛ׈Ùæ,Ü$",! Ýށ¯Ùæ§ßàá。 :/—:/0$› âØã²。 :/©",!äù §ßàá ›, -,x(CH4 ) = 90% ,x(N2 ) = 8% ,x(O2 ) = 2% 。 岕ר,:/øù, @|{ [13] óþÿ~},™šóר\。 D. L. Zhong ® îïøù,Ç 277. 15 K、3. 9 MPa、TBAB ¿× 0. 29% Éʾ,CH4 ¿× 30%   .ר •- CH4 ¿× 70% 。   ó   \ =     ( 29. 95%  CH4 + 60. 0% N2 + 10. 05% O2 ) Ç  , ¿   [14] 1. 38%  TBAB + H2 O ²•í ,’ÇíÑ\¾\Ç TB AB + H2 O Ò² ²•íÈöù² 。 ¹§Ù?>Ñ\ҐãŒæ•ãŒæ Éʘ • רÕÖîï, ­€͋¨ Fig. 1 ô÷。 Œ]²•רåý,ר‚÷,ƒâÇ TBAB - SDS „ãŒæ †—+@?>Ñ\ 1. 2 ¾,‡˜=²•À]ܕôõöá‘ì îï,׈?>Ñ\˜²•À•ôܜÒ ÕÖ,‹ï Œ×ãŒæä岕À ]ܕô޵,Â*‘²•³×Ø) ‰Š ’µ¸Òçè,²•ר —™”µ¸•–。 ·56·安全科学与工程 Ð(“'&% 1  Experimental system of gas hydration separation :/™—¾åæÑ\çèËÍ CH4 ,×   90%  CH4 + N2 + O2 • Ç=§ TBAB Ò SDS • ¾²•À•ôõöá•, üýž¾: (1) ›。 Ãüçèéê, ¥ 500 mL  ë¨ TBAB 32. 327 g、 SDS 0. 250 g。 ™ — New ¦ Ã3 Ä †‡Ç TBAB - SDS È Å€Æ,«: Classic MS ,  , MS200   ,   30 min。    ,  。 (2)    ­€ ‚,ƒ„ †。 ‡ˆ‰, Š‹‰,Œ Ž‘ ­ €’ˆ‚。 (3) ƒ €­“ „Ž‘” 8 MPa。 (4) •‚ 1、2、3、4、5 ℃ –— †,  ˜‡ –—™Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。 ˆš 1 ℃ ‰† , ›œž›œŠŸ¡‹ž¢£ ¤›¥¦。 § , Ž‘ª,« È , Δt———Ë ˜  À § 10 min。 3 257 ÉÊ †  À   Ï,   3. 1 EFGHPQRNOBST ŒЛ, ‘œžŸ´µ ©•‹Ñ,Ò™—‘œ„、Ó ©•ÔÕ 2 Î。 Œ™ I šÖ׳Àض, Õ 3、4 ˜Ã·¸™ I ‘œžŸ„ Ó  © • Ù ‚    ‘  œ ž Ÿ  ©•。 Ú¢ „¨’ 5 h Œ© ެ。 (5) ‰†®“ 27 ℃ Œ‘¯’°, § Š„“‚±” (6 h Œ ) ²©•, ‰†³–´—˜ 。 µ¶™· 。 2  ™š¸¹›º,‘œžŸ,‹ »–‘‹,¼œ‹ ½ 。 '2 Fig. 2 UVWLXYZ[\]^_`abc Variation of temperature and pressure with time under different systems ¾¿‘œ †ÀŠŽ¬À、 „ ”,Ž­¡¢£Ÿ, Á , ‘œÄÅ ¤Æ  [15] ©•Ç ‚。   Ä Å ‘    Æ È ( 1 ) ÉÊ: Δn t = V g ( RZp T ) - ( RZp T ) , 0 0 t 0 0 t È:Δn t ———t ÀÄÅ,mol; V g ——— ‹†¥,L; t t (1) p0 、p t ———‘¦œ †À§Ë˜ À„,Pa; T0 、T t ———‘¦œ †À§Ë˜ À,K; Z0 、Z t ———¦œ [17] ¬®œ¯,ÍÄ Å°±²Î‘¦”°±, ‘œžŸË ÀÄ۱³¦”°±, Æ£Ÿ (2) ²Î: ( ddΔtn ) = Δn Δt- Δn , t + Δt t Fig. 3 †À§Ë˜À [16] „¨©,Æ Pitzer £ŸÉÊ̑ ; R———€ªŸ, 8. 314 5 J / (mol·K)。 ¾¿ D. L. Zhong « '3 t [18] (2) WL I EFGHPHdNO\]^_`abc Variation of pressure with time during hydrate formation in system I ¹Õ 2 ~ 4 º¥,  27 ℃ 、8. 18 MPa » ¼—‰‡ˆ‰, Š“ ­ 1 ℃ , ³‰†, ½ ™ÛÜ¢, šÕ 3  a ¾。 àᐠŠ„—³, š‘œâã¿ ‚å,æ ç‘œ, èÕ 3  b ¾。 Óݐ³Þ, ™„ßӗ³。  0 ~ 30 min ¸“ ä” , À» CH4 – “ ä ” Á“ 安全科学与工程·57· 258 ¹ º » ¼  31 min , ,  ,   5. 6 ℃ , 7. 40 MPa。 c ,  3  75 min,   , ,   2. 7 ℃ ,  7. 30 MPa。 135 min,,  , , , ­ €, 2. 5 ℃ , d 。 215  7. 20 MPa, ‚ 3 min , ƒ„ 1 ℃ ,  ,  , †, ‡, 1 ℃ , 7. 18 MPa, e 。 405 min,  3 ˆ‰, Š ‹,  200 min Œ­Ž, ‘€ ,  7. 15 MPa,‚ƒ†’“”•, –—„ ‰ f 。  0. 31 MPa,‚ 3 ½  ¾ ¾ Ÿ¡Ž‘ “ ’ ” , “ž˜” • “ ’ ” ¢œŽ£¤ –。 —˜™, ¥, ¦ž˜” • §,’𦧍¦ž—, ›¦§ ¦ž˜” •§“™, ˆ©­§ “ œ,ª  , ¦ž‚ž«Ÿ, ¡  Š‹。 (2)  Š‹ ( de ‹ ) 。 , † ,‹¢,£ Š ‹Ž,¡Š‹ 。 (3) £¤Š‹ ( ef ‹ ) 。 ™, ¤¬ ¥¦§ƒ„¨‹©,Žª‹, ‘€ 。 Žˆ—“ ®¯ 1。 1  ‰°ž« θ/ ℃ under different temperatures 1 2 3 Ⅲ 4 Ⅳ 5 Ⅴ 3. 2 3. 2. 1 Fig. 4 Process of hydrate growth in system I ˜† 2 ~ 4 ‡,Žˆ†    ,™š ˜‰Š‹: (1)  Š‹ ( bd ‹ ) 。 ­—›,  † œ , Š‹ ž Œ ·58·安全科学与工程  Experimental results of gas hydrate formation Ⅱ  I   Table 1 Ⅰ 4 À 29 Á ¿  ‰° / ± Δp / MPa Δn / mol ²³ ‰ 1 0. 56 0. 79 0. 31 2 0. 56 0. 79 0. 32 3 0. 51 0. 79 0. 31 1 0. 67 0. 79 0. 32 2 0. 93 0. 79 0. 34 3 0. 64 0. 79 0. 33 1 0. 59 0. 79 0. 30 2 0. 53 0. 79 0. 30 3 0. 60 0. 79 0. 31 1 0. 46 0. 79 0. 28 2 0. 57 0. 79 0. 29 3 0. 53 0. 79 0. 29 1 0. 50 0. 79 0. 26 2 0. 46 0. 79 0. 26 3 0. 47 0. 79 0. 21   ¬®´µ(2) ¯°±‰°ž«­Žˆ†   « υ, ² 5 ޳。 ´ 5 ‡, ­ —Š‹, Žˆ¶·†¦ž‚ž« µ—“¶©¢“。 ® 3、 5 ‡,±ž«µ­ 27 ℃ †, — Ÿ¸,™š¦ž‚ž,¦ž‚ž«™。  ,†,¦ž‚ž«·¸¦§¨© ¤ÅÆ,Ç:‘„ TBAB - SDS Ÿ¡“»’² Ã3 Ä 。  5 , 2 ℃ , ,  0. 056 mol / min,  , 2 ℃      ,  ,5 ℃  ,  ,,  1 ~ 5 ℃     。 3. 2. 2 259 ­€  —˜—, †µ£ (1) Ÿ ¡¢‰¶·£ ޤ ˜, ¥¢£、ޤ˜ ¸,¦ 6 œ§。 ¶·—£œ¹­ º¤Œ, 6 ‚, €»’‚, ˜ , 2 ℃ ޤ˜ª ( ¦ 1) 。  ”‚¼ ½,¨¾€»’ƒ‚˜ƒª,„ €»’,ޤ˜ Fig. 5 '5  •。 UVWLXGHPQRst Gas hydration growth rate in different systems  ,   ­€ ‚,ƒ‚  。 „‚ †‡ ­€‚,ˆ‰,‚  Š,  †‚,  ,‹ ;„ †‡ ­€,Œˆ‰Ž   [19] 。 ‘,  ‚  , CH4 、N2 、O2  ’,    ­ €  “ ” •。   3  ‚,  30 ~ 135 min,, ‚  –,—”• ”•, ˜, ‚。 ƒ„Ž™ TBAB š SDS ›œž  。 †Ÿ¡“¢£, Ÿ¡ ƒ、 ‡、 ˆ‰。 ƒ, Š SDS ‹ž - „Œ¤’, ­œ Š„Œ ,  ž­ƒ„Ž Ž‘ ,¥žƒŽ‘ 。 ‡  SDS ž’¦Œ§, ƒ„Ž  ‡¨,‡。 ,SDS  žƒ„¦Œ¤’, “” CH4 ­ƒ‚; SDS žƒ„Œ Gibbs ©§,  CH4 œŠ„ Œ–•ª –, ›“ CH4 ­œŠ„Œ; ƒ„ Ž TBAB «¬ —, ®¯’  ° ­± ˜„Ÿ ¡, «ŒŽ‘™’²š› CH4 œž ™’²ˆ‰,  CH4   –•ž³´。 '6 Fig. 6 UVWLXYZ[uvwWxyz^_`abc Variation of temperature and gas consumption with time under different systems  7 ©—£—  †˜。 ¿Àª¶· « †µ£ (1) Ÿ¡”  £ Ⅰ ~ Ⅴ    † Ž ¤     ˜  ¬  0. 562、0. 668、0. 589、0. 571、0. 504 mol。 ® 1 ℃  5 ℃ ¢£Ž˜ Á    ¸  , 2 ℃      ˜  ‚,  0. 668 mol,,€»’,   ,˜‡ˆ,5 ℃ ˜ , 0. 504 mol。 Fig. 7 '7 UVhiYZXwWxy{z Gas consumption in total under different systems 安全科学与工程·59· 260 à á â à  6、7 ,,  0. 79 MPa(  1) ,  ,      TBAB,   ,  [20] ƒ — —ž。 4 ,—, [6] „, º. ´Ï †‘’ÐČ Cheng Y, Wang L, Liu H, et al. 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School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an attempt to improve the stability of gas hydrate during storage and trans portation by investigating the law behind the effect of pressure on the dissociation ratio and dissociation rate under three initial dissociation pressures using a selfbuilt gas hydrate dissociation experiment device. The results show that, within the range of experimental scale, a larger initial dissociation pressure means a smaller dissociation ratio and instantaneous dissociation rate; the dissociation process involves an initial quick rise and a decrease in the instantaneous dissociation rate; the peak value is followed by a local fluc tuation in the instantaneous dissociation rate due to dissociation absorption and lack timely heat supply and the later stage of dissociation involves a greater average dissociation rate of stage and a longer dura tion in the pres dissociation ence of the dissociation initial pressure of 1 MPa. This study could provide a theoretical reference for the storage and transportation technology of gas hydrate. Key words:CBM; gas hydrate; storage and transportation; dissociation ratio; dissociation rate 2345: 2018 - 05 - 09 6789: “”•–‡—˜™š›(51334005) ;“”•–‡—œžš›(51674108) :;<=>?: Ÿ ¡(1959 - ) ,¢,£¤¥¦§¨,©ª,«¬®¯°,‰Š±²:³,Email:wq0160@sina. com。 安全科学与工程·61· 484 " ! 0 1 0   , “  ” ,   , 、 。  × ƒ < < Š\À = 28 3 2 ÁŠ—ü´Õ Ö@,+, ˆ „ÀĄÅ ÁŠÐ`´Õ Ö@, +。 ÆÇÈÉ Ê „Å   , ­€‚,ƒ„ †‡ˆ‰Š‹Œ [1 - 2] ,›œž Ž‘’ƒŠ,“”•–—˜™š Ÿ¡¢£¤¥¦§。 ¨©,ª ­、« ¬®¯°±、²³Ÿ¡¢£¤¥¦§,´µŸ [3] ¶·¸¹º»¼½¾¿À , ÁÂÙÄÅ、 /‰ä,ðŠ üË,]^Õ Ö @;:,€>)(@Ð`´Ù@­ @› ­,+。 1  1. 1   ‚ÆÇÈÉÊËÌÍ–。 ,  ÅÉË̼: ÎÏ、 ÐÑ、 ÒÓÊÔ£ ¾´é›)(@Ð`, ;:.Ì'¨ Í ¶ÎÏÕ Ö@ªÏÐ, ÑÒ 1 ÓÔ。 ú 。 ي, ÎÏÚÛÜÝ、 ޟ ÁÕÖחØìÁÕ、  ³ÐÁÕ、 ¡šÁÕ、 Ù ØÁÕ、©Ú‡¿ÁÕÅ。 ي,¡šÛÛ ‡ [ 4 - 11 ] Õ ÖÅÉר ƒ;ÐÑß´Åàáâ、 ãÐäÃåæ; ÒÓÉ ÊÆ、çèéêë,ìí ­ –¨ï。 ðñ [12 - 15] ¹òŠ CH4 € —£—Ðóôõ¶ö÷øÕ Ö, ùú 316 L éÜÝáÞìÊ,Û ß¤àÐ 30 MPa,¼™ Ö»¼Åûü、 ÇÈä、 ÅÉóô—£、 ÅÉËÌýþÿ~、Ƃ}|{。 ¨©,[\Õ Õ ÖÅÉר]^ÅÄ_ÉÊ,  [ 14,16 ] 。 ¼™ß ^ ÅɈ‰Š,°Õ Ö €—£—ü - Ð`óôõ、é@,] ÑÅÄ£ÇÈÅÉÚÏ]‰。 ¨©, ? >Õ Ö@, Õ _Å 。 , \Õ Ö@ Éר= Ó ?>, ¼ „<。 ðñ [15,17 - 20] ˆ—Ì]^Õ Ö@;:,  ü、` @ˆ‰Šò‚ ­`<ü€>Õ Ö ¨, ¹òƒ³ƒ„ [15] Õ Ö†‡—üˆ@ ,ù  0 ℃  [ 17 ] , õÕ ÖÄ /‰.°±™š ðñ[18] ªŠ[\Ï<­`<‹Œ ‹ Ö@“£ ­`<”, @• ú–—.°±ò‚。 ðñ [19 - 20] `< ’-Õ ü˜Õ Ö@ˆ‰, ¹ò@­`™ š,+€ƒ,š›­£`<œ­`žŸ¡ š¢Õ Ö@ £¤›¨ 。 ©, ðñ [21] ¦Ð_«ß´Õ Ö]^@;:, § ]^¨©ª,¹ò«¬® @Ì,úÌ õ ¯°¶ªÕ Ö@±, ù‡ ¥ ²@±³ƒ, «´Ù@,+´µ²¶。 ðñ[22 - 23] ·?>¨Õ Ö @ˆ ‰Š@¸¹、Õ Ö“ºƒ¶´@ˆ‰,+。 »*˜¼½,¾´Õ Ö@,?>ƒ„¿ ·62·安全科学与工程 Fig. 1 1  Gas hydrate dissociation equipment áâ 1 L,㠗ü¯° - 10 ~ 50 ℃ ;חØìä± ‰ - 10 ~ 60 ℃ ,—Øåü ± 0. 1 ℃ ;æÐçØÐå ü ± 0. 1 MPa。 ;: Շ ”è PacificT Ⅱé êëìíîÀÕïìÊÀð Õ, ñìò SDS â±ü 500 mg / L óÎ 200 mL, ي SDS ֒ô & õ Ï Ú ö ÷ ¼ ¤ ø ù ª ú;  Ë G   ( CH4 )  80% , ( N2 )  16% , ( O2 )  4% ,Ö% $#û/  ¼¤øùñì; Õ Ö —ü、Ð` 2 ℃ 、7 MPa, @—ü 2 ℃ , )(@Ð` p o  0、1、2 MPa。 1. 2  ;:üÊýþ:(1) ã Àð ÕÿÛ ,§~Ú;:Ã, }ñì| SDS óÎ{[¡ šÛ;(2) ŸÛ , †(¦—, \—üûÈ 2 ℃ œ ]ÿ¡šÛ 2 ~ 3 ^,Ž_¡šÛÝ ;(3 ) `¡šÛ@[ 7 MPa Ë, †( £5 ¤ ,;(4)  , ;(5) ,    ,     ;(6)  ,  ,  ;(7) , 。  ­ €‚ƒ„, † 2 ‡。 ˆ† 2 ‰Š,‹ŒŽ‘,’ “” A、 •– B —˜Ž‘ C。 “ ”Ž‘™”“, š› œ ;•–Ž‘™•–, šž › Ÿ;—˜Ž‘, ­ž , ¡ ¢š €£¤‚—¥¦‚。  §¨© 0 € 1 MPa  ªƒ«。 “”,  0 MPa ™¬®,  0. 9 MPa,1 MPa ¯ ƒ°Ÿ, ± 0. 8 MPa, „ †‚¯²‡³°´; •–, 1 MPa ™ ¬°ˆ 0 MPa , †‚¯² 0 MPa  °´,„ 0 MPa µˆ 1 MPa —˜¶。 Fig. 2 2 ŒŽ 485 ½”‘ v ÃÄ‚  ¦,§:ƒŠ‹¨© ¥ › , (n ) - ( ng ) t △n g g t +△t 。 = △t dt t š ( v = ) (3) Ž‘—¾”‘ v ˜‚‚Å —¾ ”‘,™Æº³©­ ‚‚Å 5 min,  - v = [ ( n g ) t +5 - ( n g ) t ] / 5 , - š (4) š:p———,MPa; V——— ¯›Ç,L; θ———,℃ ; Z———œžÈ,ˆ»¼ÉŸ¡Ê; R——— ›Ë,­ 8. 314; (n ) , ( n g ) t — t + △t 、 t –Š‹ g t +△t ›,mol。 2  2. 1  ˆš(1) 、(2) »¼‘, Ì¢ †3 ‡ ‘€‚†。 3   Variation of pressure curves under gas hydrate dissociation 1. 3  ·‰ƒŠ‹ ŒŽ ¸¹,º³»¼Š‹ ‘、½ ”‘Ž‘—¾”‘‹Œ’“” •‰。 ”,Š‹› △n g  š △n g = › ( ZRpVθ ) t = t +△t ‘ x t ¿– ²—, š xt = (n ) g n - ( ZRpVθ ) t=t 。 (1) À»›€Á t × 100% 。 (2) Fig. 3 Variation of dissociation ratio with time for gas hydrate under different pressure 安全科学与工程·63· 486 § ¨ © ª  3 ,, 。 ,, 0 MPa  , 19. 5 min  ,  2 MPa   1 MPa ,  19. 5 min  ,     ,   67. 7% 。 19. 5 min 100% , 。  60 min,  ,  0 MPa ,   99. 2% , 95 min, ,   96. 8%  95. 3% 。 2. 2  (1) 、(3)   ¬ ¬ ¯ 28 ° ® 10 - 3 mol / min, 2 MPa ‚,  22. 9 × 10 mol / min,         2 MPa, 0 ‘ 1 MPa   -3 ‚ 74%  41% 。  ’“    1 MPa,  2 MPa。  0 MPa, ”  ‚,  •ƒ,– ­€ ƒ ,   —‚ ˜,•™š,—ƒ›œ„ †,‰Š‡šž‹,ˆ‰Š  ­€ ‹,‰‡šžŠ, • • , Ÿ¡‚• ­€Ž 。 ­€ ­ 4 。  4 , ,   0  €‚,  «  , ƒ,„。  2 , ,†‡,† (1) 、(4) ‹ŒŽ• ‘ 5 min ’“ ,  5 。 5 Fig. 5  Stage of average dissociation rate of gas hy drate dissociation process  5 ,,’“ ƒ 。 0 ~ 5 min „ 5 ~ 10 min ’“  ”¢, , ’“  ;10 ~ 15 min, 1 MPa ’“  0 MPa ––‘, 1 MPa •  Fig. 4 4 3 ”—  。   ’“ ,†‡–—˜。   Instantaneous dissociation rate of gas hydrate dissociation process ‡ˆ,‰Š  ‹。 ŒŽ -3  0 MPa ‚ , 39. 9 × 10 mol / min,  1 MPa ‚,  32. 5 × ·64·安全科学与工程 (1) £¤•,   ‚, •¥, 1 MPa ¦™ƒ,”–  ,”„ ‘ 5 min ’“ — ,†‡–—˜。 (2)  —, —ƒ›œ„ †,•¥,  Ž  Â5 à ¬ ®, :ÄÅ ˆ 。 (3) 、  , , ,  [3] ­€‚ƒ„ †, 2015, 36(12) : 2637 - 2640. , . ˆ , [5] [6] ’. “”•–—˜ƒ„[ D] .  , 2008. ’ .  “ ”      • ™ š [ M] .  €, 2011. ‚ƒœ, „ [7] [8] [9] [10] [11] . “” †, ž ­ : Žƒ‘, ’“”, •–—. ¢£¤¥“”™š  ­€, 2008: 440 - 444. [ J] . Œ”, 2009, 28(2) : 54 - 56. ˜™š, ‹ ›, œ ž. “”¢£ £ ¤, ˜ . ‹Œ¨””¢£ ¦ §.  ŠŸ¡•ˆ¢[ J] . Œ µ, . · ¶¯°ˆ ¸ ¹      º  » ¼ [ J ]. [16] , 2018(50) : 13 - 18. ®, . ¯°± ®, ˜«¨, ‚¯°, . މ €‚[ J] . , 2009(3) : 361 - 365 .  ›   , Zhang B, Cheng Y,Wu Qiang, et al. Sponge effect on coal mine nese Journal of Chemical, 2011, 19(4) : 610 - 614. [17] · ¸ ¹, º « ´. ¸ ¹    € ‚ [ J] . Œ »ƒ¼, •  2008, 59(3) : 681 - 686. [18] [19] [20] ¾›, 2017, 28(3) : 377 - 382. ¿½À, Á Â,  , . CH4  €:¾‚¿‘À ”ÃÁƒ [ J] .  , ­ƒ„[ J] .    †  , Pang W X, Xu W Y, Sun C Y, et al. Methane hydrate dissocia tion experiment in a middlesized quiescent reactor using thermal [ 21] method[ J] . Fuel, 2009, 88(3) : 497 - 503. Ruan X, Li X S, Xu C G. Numerical investigation of the produc tion behavior of methane hydrates under depressurization condi tions combined with wellwall heating[ J] . Energies, 2017, 10 § (2) : 1 - 17. ¦¢ƒ [22] ­² , 2017, 37 Bagherzadeh S A, Alavi S, Ripmeester J A, et al. 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Effect of rapidly depressurizing and rising temperature on methane hydrate dissociation[ J] . Jour nal of Energy Chemistry, 2012, 21(1) : 91 - 97. ­ (   ) 安全科学与工程·65·  27  4  Vol. 27 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  7  July 2017 CO2 CH4 N2 TBAB  1,2  ,  1,2  ,  1,2   1,2  , (1.  ,  150022; 2.   ­€‚ƒ„ 1,2   †‡ˆ‰Š,  150022) ,  ": CO2 - CH4 - N2 - TBAB   4  ­€‚ƒ„, †‡ Raman ˆ,‰Š‹ ! ‡ŒŒŽ‘’“。 ”•–:— G1、G2 ˜™š›‘ CO2 ‡;G1 - 0. 4 mol / LT BAB œ G2 - 0. 8 mol / LTBAB žŸ˜¡¢£¤¥ CO2 - TBAB ‡; ¦§¨ TBAB  CO2 - CH4 - N2 ©ª«¬。 #$%:‡; ; ®¯°±²³; ´µ²¶ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 04. 003 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2017)04- 0334- 06 +./01:A Test analysis on CO2 CH4 N2 TBAB hydration system by Raman spectroscopy Liu Chuanhai1,2 , Wu Qiang1,2 , Zhang Baoyong1,2 , Zhang Qiang1,2 , Wu Qiong1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an effort to explore the crystal structure of CO2 CH4 N2 TBAB hydrate sepa ration system. The exploration is focused on the Raman test of the hydration separation process of the gas in the four systems using Raman spectroscopy, an insight into the hydrate Raman spectra, and an analysis of the composition of hydrates in different systems. The results shows that the gas sample G1 and G2 are synthesized into the CO 2 hydrate in the pure water system; under the experimental conditions, G10. 4 mol / LTBAB and G20. 8 mol / L TBAB solution are synthesized into CO2 TBAB hydrate. The study describes the mechanism of TBAB effect on the hydration of CO2 CH4 - N2 . Key words:coal mine gas hydrate; Raman spectra; tetrabutylammonium bromide; carbon dioxide 2345: 2017 - 05 - 12 6789: ‹ŒŽ‘„’“”•–(51334005) ;‹ŒŽ‘„’—˜•–(51674108;51274267;51404102) ;™š›œž Ÿ¡¢£¤¥¦§¨©•–(2015 ) ;ª‹«¬®¯•–( DD20160216) :;<=>?: °±²(1988 - ) ,³,´µ¤,¶·†‡¸,†‡¹º:»¼½¾¿ÀÁ,Email:liuchuanhai0429@ 126. com。 ·66·安全科学与工程 +Ú*,¶:CO2 - CH4 - N2 - TBAB ©–†®þ\];:†_ -4 , 0 335 H2 - TBAB ©–µ\]³¯†_,ûü©–µ、  ÇÌß¶¡¼Äµø—•©–µà´、 ¶´ ´  Ë·ø。 Ìæî¨§¨\]¨©^ªìí¸ TBAB ÷Ø [1]  ,         ,     (CO2 )  ­€‚。 ƒ„ †‡ˆ‰Š‹ ,š — CO2 ˜™† Ÿ—¡¢‚ ˜。 £¤œ [2 - 4] “”( CO2 - CH4 - N2 ) ©–µ«¹ûü@º ?»¼。 ½ë¾>’¿§¨\]¨©^ª, – Œ‡Ž‘’“”•– ÿ~=û›³¯Ý»ŸîÀ, ÿ“”© ›œž“” ž,¥Š¦§¨“”©–ª«¬†® CO2 —¯° <É Raman ¨©œ†_‘ÄäÅ TBAB - “”©– ± CO2 ¡²³´。 “”©–µœž“”™†  ( CH4 ,N2 ,O2 、 CO2 ¶) ·© ¸¹º»¼½¾¿ÀÁ [5] ›Â、ÃÄÅÆÇÀÈ–µ 。 §¨Ç À©–µÀÁÉÊ,˗Ì͐†® 、ÎÏÐ Ñ、 ¯ Ò Ó Ô。 ©–µÕÁÖ× - Ø - ªŸÙÚÛÚÜÉÊ。 ¥Ý©–µÕÁÞß Æ、áâã äåÝ͆®·à’ CO2 æç。 „èéêŸÄëìíî¨ïðñòóô –µ•¸ TBAB ÷ؓ”©–µ³¯ÁÂø, µÕÁÆÇ, Ȥ TBAB - “”©–µ™Á› ,ŽÉ¿Ê˹òÌȤ TBAB  CO2 - CH4 - N2 “” ©–†® 1   1 1  “” ºà [6] õ¤,ö TBAB ˜©÷øµÜ , ¦ŸùÄëú。 TBAB º½¾¿ ËÀÁ©–µ, ± TBAB †©–µ‚ 12 2 12 3 (5 6 、5 6 ) , ö†· TBA + ®Ù 12 [7 - 10] 。 „è ُ ©–µ (5 ) [11 - 14] , éÄë TBAB ©–µìí¦‚Æûüý  Oyama ¶ ˜ TBAB ©–µ’ È › : A  ( C16 H36 N + Br - 26H2 O ) º B  [15] ­šÍ。 ©–†®ÿ~ ÎϛÐÝ»Ëџ îÀÒÁ,ŸîÀÓ¨ÔÕÖÑ×ا¨ Ùø—•ÝÚ»øÐ, ŸîÀÌÍÛ® 3 mL、 Ü» 20 MPa。 ÿ~ݨ§¨\]¨©Þ˜¬„ JY ßà Õá Lab RAM HR - 800 ˼’¿âã\]¨ ©Þ,±˜©–µ;:äå¦;:æç、ì²è’ ¿éþê, âãÍëËìí` ãéó,\]³¯;:ôå,õœ 1 Ýö。 ÿ~î¨ ÷øù¸ CO2 、 CH4 º N2 , ± 80% CO2 - 6% CH4 - 14% N2 , AB ©–µ /}.ý‡ ¸½¾¿Ë TB ,  TBAB ¹Ý, ©–µà ’ H2 м。 Kamata ¶ ûü,  CH4 † ­ , CH4 / C3 H8 - TBAB ©–µ  2 μm îå†ïß,äÌ 532 nm §¨ð• 50 ñò (C16 H36 N + Br - 38H2 O) ,©–³†˜ 26 º 38。 Strobel ¶ [16] ûü³Š,H2  1 μm、 ¤¹ “” 11% CH4 - 14% N2 ;Œú ÷ G1 ˜ ÷ G2 ˜ 75% CO2 - ®†˜ 99% ,øûü Ìþßà。 [17] þ€Ì CH4 †‚ƒ ©–µ 。 „   ±ÿ~½¾ˆ‰è TBAB Š } ¹    € ‹  Œ TBAB © – µ Õ Á Æ, ö [18] ¶ ûü†‡,     TBAB - CO2 ©–µŠ}†Ž‘’“。 ”|  ÇÀ©–µ ýÊ•{Äûü̖[ —˜,™±È、Á皛、»Ùœ、ÛÄ·   ¼Äž¸ø、–Á·†ôŸî¡¼Ä¶¢Ì£¤ [19] ¢ûü。 ¥ Œ ¦ ¶ ì í CO2 - H2 - TBAB - Fig. 1 ^ª«¸•–©–µ ( CO2 ,H2 ,TBAB - H2 O)  ™†Á¬,†_–•–µ CO2 ®† 1 2 H2 O Ö×þ CO2 †®ÿ~, ¨\]¨© 40% ¯  10% ~ 18% , ±\]¯°`ݱ² [20] Õ 6 cm   。 Shunsuke Hashimoto ¶ ìí -1  1     Apparatus for hydrate in - situ measurements using Raman spectroscopy  (1) `ŸîÀèð¢ÿ~}©, î¨  å|«¬{[ŸîÀ 2 ~ 3 \,]ÿ~ÀèŸîØ 安全科学与工程·67· 336 ª « ¬ ® ¯ œ ° ° ² 27 ³ ±  2 ℃ ,  TBAB   ,   ,  ­ ,­ „     € ,  20 min ‚ƒ    1 。 ,  , ‚ 4 ­ 2 ~ 5 。           a 25 min 1  Initial experimental conditions n( TBAB) /   Ⅱ 6% CH4 + 14% N2 ) Ⅲ G2(75% CO2 + t/ ℃ p / MPa 4. 84 0 1. 5 0. 8 11% CH4 + 14% N2 ) Ⅳ  0. 4 G1(80% CO2 + Ⅰ V / mL mol / L €  Table 1 2 4. 92 0      ‚‰  ’’“”•–Š‹,—†˜™“ š€„”。 ‡ 532 nm › 60 s, ž•     ˆ,Š‹†‡Œ‡ˆ‰Š‹ŒŽ ­   b 45 min (2) †‡‚ƒ€„ˆ Ž‘,‘    ‚ˆ™,œ    5 , ŸŠ¡¢, £ ¤¢¥–—˜。  2  2 1 CO2 CH4 N2 -           € G1 “¦§  2a ~ d 。 ‡ ‚ °,½   ˆ 1 272 ³ 1 378 cm - 1 CO2 ¸“‹¹º»¼ ÅŸ¡ÆÇŒ (51 262) œ¿À; ¶ I  ”ÈÉ N2 š³ CH4 –“Ê ¢£,2 900 ~ 3 600 cm ¨   ¾¥œ¿À CO2 Á¸。 ¶ ‹,CO2 ¸Â‚ÿÀ, žÄĂ “    ,¨‹™š©€,›ª¢«–“¬ ®¯›°±, ² ´µ,¶±·  c 65 min -1 ®,ÎѦÒÓ。 ÔÕ‚É 85 min ,  ¢£‹Ä¥ CO2 ¸Ö,CH4 ¦ N2 ¸ ‚¢£。 ¸°×ØÂÙ§¨ ·68·安全科学与工程 Fig. 2 ­Τ, ›ª¢–“ CO2 °®ÏÐÎ ©,€®¯œ˰。 2 ˰±·。 2a ~ d ‹™š©€,ÌÍ           G1 d 85 min  Raman spectra of gas in hydrate phase formed by gas sample G1 € G2 “¦§  3a ~ d ,‡   ˆ ‚ ,¨‹™š©€,›ª¢«–“¬  -1 ®¯›°±,² 1 272 ³1 378 cm ´µ,¶ CO2 ¸“‹¹º»¼°,½ ¾¥œ¿À CO2 ¸。 ‹,CO2 ¸ ±· Š‹Œ,Ž:CO2 - CH4 - N2 - TBAB ‡† ˆ4 ‰ ,Ⅰ (51262) ;  N2  CH4        ,2 900 ~ 。 。  ­ 85 min ,  CO2 €‚ƒ,CH4  N2 €  。 € „ † ‡ˆ ­€,‰Š‹ 。 2 2 CO2 CH4 N2 - TBAB -   4a ~ d ‚ƒ Œ G1 - 0. 4 mol / LTBAB „ †‡Ž‘。                 3 600 cm - 1   337 ‘’      a 25 min      a 10 min                        b 45 min      b 30 min                        c 65 min      c 50 min                        d 85 min  3  G2   Fig. 3 Raman spectra of gas in hydrate phase formed by gas sample G2   3a ~ d  ,,  CO2  ,        4 Fig. 4 d 70 min  G1 -0. 4 mol / LTBAB   Raman spectra of hydrates formed by gas sample G1 and TBAB 安全科学与工程·69· — ˜ ™ š  TBAB       700 ~ 1 500 cm - 1  2 800 ~ 3 000 cm - 1 ; CO2  ,  1 274  1 377 cm - 1 ;   N2  ,  CH4    TBAB  ,  ;    CH4         › œ             a 5 min               b 25 min  -1             c 45 min    5a ~ d ,  , TBAB  -1 -1  700 ~ 1 500 cm  2 800 ~ 3 000 cm  ­,€‚;CO2  ,  1 278  1 383 cm - 1 ,€ †‡;  N2 ; ˆ CH4 ‰ TBAB , Š ‹†‚ CH4 ; G2 - 0. 8mol / LTBAB ­€‚ƒ„ †‡ CO2 - TBAB 。 ‹“Œˆ‰ŠŽ‘’, Raman’ ”• CH4 、N2 ,Š ‹–,‚ƒ—“‡˜™š› CH4  N2 œ, † CH4  N2 œš› ‰ 。 CO2 œ”žš› ·70·安全科学与工程 ¡ 27 ¢ Ÿ   -1 -1  1 278 cm  1 383 cm ;  ,     N2   CH4   TBAB   ,   CH4  ;2 900 ~ 3 600 cm ž ,”‹†Ÿ¡ƒ CO2 œ¢ CH4 、 N2 •œ£“‡。 2 900 ~ 3 600 cm - 1 。  4a ~ d ,  , TBAB  -1 -1  700 ~ 1 500 cm  2 800 ~ 3 000 cm  ­,€‚ƒ„;CO2  , 1 274 -1  1 377 cm ,€ †‡;  N2 ; ˆ CH4 ‰ TBAB ,  Š‹†‚ CH4  ;G1 - 0. 4 mol / LTBAB ­€‚ƒ„  †‡ CO2 - TBAB 。 5a ~ d ˆ‰Œ G2 - 0. 8 mol / LTBAB ­ŠŽ‘’ ,   TBAB  -1 -1  700 ~ 1 500 cm  2 800 ~ 3 000 cm ;  CO2 ,   。 ž  338              5 d 65 min  G2 - 0. 8 mol / LTBAB   Fig. 5 Raman spectra of hydrates formed by gas sample G2 and TBAB 3 TBAB  ¤Šˆ‰Œ G1 – G2 ‡ CO2  ÍÒÓ,©:CO2 - CH4 - N2 - TBAB  Ð4 Ñ -1 , 1 272 1 378 cm  ;G1 - 0. 4 mol / LTBAB  CO2  1 274  1 377 cm - 1 ,G2 - 0. 8mol / LTBAB   CO2  1 278 1383 cm ,G2 - 0. 8 mol / LTBAB   CO2  [4] Ÿ­¥, €‚ƒ, ¦„ [5] §ˆ, ‰ 4 ~6 ,     CO2  G2 - 0. 8mol / LTB AB  51 262  51 263 , CO2  51263  [6] [7] [8] [9] [10] ‡, € ˆ‰ Š ‹ ŒŽ, ­‘€ TBAB ’, [12] 4  †‡ˆ¢‰, £¤ †‡ˆŠ‹, ¥¦‘†§ ¦¨©¦ª。 (2) ‘ , —˜«Œ G1、G2  Ž CO2 ;G1 - 0. 4 mol / LTBAB  G2 - 0. 8 mol / LTBAB ¬®¯ƒ CO2 - TBAB 。 (3) °±­‚‘’“‰”† CO2 • ­—¥ TB AB ‡˜«™š² TBAB CH4 、N2 ©•–; “ CO2 - CH4 - N2  [13] œ. µ¶·¸ ·š, 2011(1) : 84 - 89.  ¹ºž  [16] Ÿ , [17] [3] ,  Ə , ›£. 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[21]  , Shin 。  TBAB  CO2 - CH4 - N2  ­ € ‚      ƒ „,     , G1 - 0. 4 mol / LTBAB  G1  ­€‚ . » CO2 ĤŠ‹†Çº 203 - 208. -1  3  339 ÂÔ‘ Shin H J, Lee Y J, Im J H, et al. Thermodynamic stability, spec troscopic identification and cage occupation of binary CO2 clathrate hydrates[J]. Chem Eng Sci, 2009: 64(24): 5125 - 5130. (  ) 安全科学与工程·71·                                                                   ‰Š‹ŒŽ‘’“”•–—˜™ ­€    ‚ƒ„ ­€   š› †‡ˆ ­€  !"  ­€‚ƒ„ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“‰” •–—˜™š›„œžŸ¡¢£¤š¥¦ §¨ •„˜™š›©ª «¬®¯˜°¤š§ ± ±²³´µˆ¶œ‡ ·¸¹ º» ¼½¾¿»ÀÁ»ÂÃÄÅÆ  ¨ •„ÇÈÉÊËÌ ÍÎÏÐѲœ ËÒ¨ •„¼½¾¿ÓÀÁÓÃÄÓÔ²ÕÖ×ØÙ¤šÚÛÜ´ ÝÞÚÛ¤š‹¨ •„€ßœ #$% ¨ •„ ˜™š›©ª  ±±²ÝÞ    ­   &'()*€­ +,-*­­ +./01‚                                                    ƒ                               „          †        ‡ „   ˆ ‰       Š     „  ‹ † Œ      Œ    Ž  ‘   „          ‚      ƒ                               „            Œ Œ      Š   Š„ Š  Š  Œ      ’     “      „ ”  Š ‘      Š    „ Œ     „ Š   Š “ Š Š Š    Š     • Œ   “    „  – Œ   “  Œ  Œ   Š   “  „    „ Š Š    •     “Œ         Š „        • Œ Š Š            Œ           Š ŒŒ        Š    “   Š    •     “Œ    • Œ   “    Š “     Ž  • Œ Š    •  „         „       ”   Š            Œ       ”     Š „        “ Š              Ž    “         Š Œ    Œ  ‘ Œ    Š   Š     „  Ž  „                          Š „         Š                  Š     Œ  ‘      Š     Š     Š    “   “ Š  Š             Œ     Œ                 Œ     “      Œ  Œ      Š „                 Š    „    Š „            •     “Œ      “        ”          Œ „      2345    6789 Ž‘œž‰Ÿ¡¢£¤— Ž‘œž‰Ÿ£¤—­——­—­—— :;<=>? 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The investigation draws on a series of conventional triaxial com pression experiments on the gas and hydrate bearing coal obtained from - 600 m outburst coal seam in Taoshan coal mine of Heilongjiang Longmay Mining Holdings Refco Group Ltd using the selfdeveloped integrated apparatus for gashydrate formation and triaxial compression. The results show that an increase in confining pressure results in a tendency of converting from softening type to sclerotic type in the stress strain curves of two kinds of coal samples, and the formation of hydrate not only strengthens this trend, but also enhances the cohesion of the coal samples, but without any effect on the internal friction angles; the constant gas pressure provides a linear increase in the compressive strength, the peak strength and de formation modulus of the outburst coal samples due to an increase in confining pressures; and an increase in confining pressures tends to change the failure surface of coal samples from radial direction to an axial one, contributing to a gradually larger rupture angle. Key words:gas hydrate; gas hydratebearing coal; mechanical behavior; triaxial compression test 2345: 2016 - 02 - 01 6789: †‡›œ‚žŸ¡¢£(51334005) ;†‡›œ‚ž¢£(51274267;51404102) :;<=>?: ¤ ·78·安全科学与工程 ¥(1959 - ) ,¦,§¨©ª«¬,®¯,°±²³´,„ µ¶:­€·–—,Email:wq0160@ sina. com。 118 0 <  ; : / •    " 26 ! #           ­        、   ,     、 ­,€‚ƒ„ † [1 - 2] 。 ‘’ “”• ‡ˆ  ‰ Š ‹ Œ Ž [3 - 5] – —˜™š›œžŸ¡¢ £¤¥,¦§¨©ª«’ “”¬®,¯ “”±², ³´µ¶·’ [6] “”¸¹º»¼。 Hyodo ¨ ½¾·Œ¿ÀÁ   '1 DEFGHIJKLMNOPQRSBC °‰’ Fig. 1 ª«Ã¸ÄÅÆǬ®, ¯°Èɽ ’ ¾§ÊËÌÍÊÎÏ、 ÐÑÒÊÓÔ Õ֝, ¿רÙÚ·,ÛÙÓÔÑ¡ÜÖ [7] Þß§Ê。 àá⨠ãäœ å¾æçåè龪«ÅƬ®, ÈÉêëé §Ý’ ¾ì íîïðñ , Õòóôõö [8] êëøù。 úû⨠ü¾ ª«ý±ÅÆÅÆþѬ®, ¬®ÿ~ÅÆ ’ ÷ Ç}|{¾[\§Ê、]^§ÊÑ¿_`。 [9] @¨ üœ?>’ Þߪ«ÅÆ ¬®,×Â`ø€§Êì ”。 [10] ¨  ¯°„Ñ}|{ü¾ [11] ëêë±²。 ਠ ?>Ñ}|{ü?>ԐßÝ ݒ  Þߪ«ÅÆǬ®, ~³Ãݒ Þß  。  ¯°¡ ì Ì , Ñ”üݒ êë, Þß ©=í 1  1 1 @ABC triaxial compression on gas hydratebearing coal @ATU ã™å¶ª«¬®, š è=;›œž)‰ŸŸ{ 600 m ¡, ¡¢ ȌÙ£¤, ¥§Ê,¦“ ¼ [12] ϧ    。 ’  Ò  Ê ˜ å  60% ¨ ©,ª«¬ 178 ~ 250 μm ™®¯’°›´ `±² ,°¿¶ 97 kN,˜å³100 N / s´ µ¶€,·¸˜´¹ˆº 30 min,¿¶ ·å¿ 50 × 100 mm »¼é¾;¾½å¿¹ ü¶ª«¾†, ÔÊ、¿ÀÜ(üõÀ×Áª «    à  é, ¬ ® · à  ÿ Ä @  è 0. 480 N / m,ÃÅÆÇè 140°, ¬®ªÃ 0. 14 ~ 240. 00 MPa, ¸  È À  0. 007 0 ~ 1 000. 000 0 μm。 ¡  É é ¾  ¹ š È Ê V p  0. 145 3 mL / g;¬®’?ËÌÍή¯’Ï= «å‹,* 99. 99% ÐÀÁ, '&%Ñ~* ÒÓÔӃ。 ¾¾½»¼ 。 Table 1 Ⅰ ¶ÅƬ®, <;: /•.-†,¬®+=í’ “”Å ÆÇ ¬®ª«, é  1。  Óƒ’ “” - Ô­€‚, ‚ Œ¿„ †‡ ( ÔÏÍ ) , ˆ‰ ’ ¸Š´; ‹*ŒŽ‘’, ³ˆ*“ƒ¹Š; ¡ûö”Ñ 30 MPa, Æ 50 MPa,Æ• –Ê 0. 1 mm,Íʗ ¬®ª«>’ ƒ˜åù 0. 5 ℃ 。   1 2 ÕÖ ¶ݒ  Integrated apparatus for gas hydrate formation and ’ “”ÔÅÆÇ雐 ,ÛÙü`¬®¯°,?>Ñ{Ý’ Ýì  Ⅱ V1 ¾×Ö 1 -1 1 -2 1 -3 2 -1 2 -2 2 -3 ÿ 1。 @AJWWXYZ Parameters of test coal sample  / mm 50 m/ g 101. 0 237. 2 4 99. 7 237. 2 4 50 100. 0 50 100. 0 50 50 50 p g / MPa p c / MPa h / mm 100. 6 99. 8 237. 7 237. 4 237. 6 237. 5 4 4 4 4 5 6 7 5 6 7 1 3 @A[\ ¬®×äØÙ×, ÚÝ’ ÅÆ Ç¬®ÝÅÆÇ¬®。 æ [13] Û ·Ñ´Åب$(5、6  7 MPa) 。 ¶ é¾Ý}|{Ý’ }|{×ܪ 安全科学与工程·79· Õ2 Ö × §,Ø:€š• 。 (1) ,  0. 5 MPa ,  0. 1 MPa  , 。 (2)  , 、  ,  4. 5、 4. 0 MPa,    4. 0 MPa, €‚€ƒ„ 48 h,   0. 5 ℃ ,­ Ž, ‘€, ­­€‚ƒ 15% ,  „; ’ “†­‡”• ˜™。 †‡   ‹ ,        œ  – ² ³ ‹ ,  ¡   ¸,‹   ¹ º » ´µ¤Ž¦¶‹ · ¿À¾¿    ,  À ³ ´ ¶    £ ¤ , ­ †‡  Á Á µ   · ¸     ÃÄ Å Æ ,     ¶ ”      ² ³ Ç , ‚ ƒ     Â Ã Ä È 。 ž ‚ « ¬ :  ¤ ż«¬ ,   É  ‹  Ê Æ   Ë ¡ Ǭ , ‹¹ º Ì   Í Ž 。 ½ « ¬   ‘ ,ÆÈÉÏ Î® Ï „¦§¾¿  ,   ¾ ¿ ¿   ¼ 。 Ê Ë « ¬ : ½ « ¬  –— €¿¾¿  , Ï § (4) €š, ›ˆ, œ• „¦§ÌЀ  , Æˀ²ºÍ‰‚ 。 «±ƒ, ÑÒΐ‹ ”ž。 †‡ 119 –— ® ¯ « ¬: °   ¡   ¤ Ž ¦ « ¬, ² º ±  ާ †‡ˆ‰Š。 (3) ‹Œ  †‡ ®»  ¼ ¼   ‚ ½ ¾ 。 ½ « ¬    § 、  12 h, 。   œ œ®¢‚ÓÔ,ÅÏ,ÃÕ¼ 2 2 1  -   ‰Ÿ 4 MPa, 5、6、7 MPa Š ¡, - ‹ŒŽ 2 ‘’。  - ¢“£”¤Ž¥¤Ž¦§ ,•“¤Ž¥ 15% ƒ”ޤާ ;–¥—˜¨ E50 ©™š 。 Ž 2 ª›, • †‡ ž«¬  (5、6 MPa) œ®¯ž‚–, ° ž«±ƒŸ (7 MPa) , ¡®¢ ‚£¤,²‹,¤Ž§ ²¥‹。  , œµ ¹§ ,±֟¹Ï ÑÐ‰Ï  †‡§ , ³´„¦§, ³´„¶¨·¸©šª 。 ÉÍ×,ÑÀ ³´¥„¦§œØ†‹§,‹ÒÅÆÏ °°Ó±¹§ 。 ÇŠ«¬¤Ž§ ”ÙÚÛÜ。 µÊ˧ 2 2  -  Ý °Þ, • ‹®¯« ¬²‹²³‹, ‹· ß  5% ⵃÌã¦, ²¼‹ÌÐ ©€ °¼àá¼;  5、6 MPa ƒ‹ ; 7 MPa ƒ,‹ 6% ⵃÌã ¦,ªä‹ÑÓ± ¾¿¿, Ó  § ” 。 5、6 MPa ƒ -  ± 7 MPa ƒ,¡ ¢œ®ž‚–, »®¯å¢‚–ÓÔ。 °Ž 2、3 ¿À›,²º‹,  - ¢æ°ž‚–¢‚–Ì‚, °           †‡‰ŠÑÃçԁ‚Ä£”。       2 Fig. 2            Stressstrain curves of hydratebearing coal ·80·安全科学与工程     -  ¬ ƒ ,     ‹  ª    Š « ¬ 。 , Fig. 3 3       -  Stressstrain curves of gasbearing coal 120 2 3 ¶ · ¹   2  3 ,,  , ,  ; , 。  ¸     4 ,    ­,€‚ƒ,„  ,†‡ , 。   ˆ。         º  œ œ ¼ 26 ½ » ‹:σ1 ——— —,MPa; σ3 ——— š—,MPa。 ­ ,€‚ƒ›ƒ ,  œžŸ†¡› p c  ‚, ¢£ “” „›、¤¥ †‡ž  ¦ˆ。  5 §¨›©ª«‹¬®“”   E50 †¡›‚ ¦ˆ。 ¡›ƒ ,  E50 ˆ, ‰„ ¯°Šˆ。   E50 ‹†‡¡› ‚ƒ„±Œ, Ž ˆ,²‘‡ž‚。  E50 ¡ , ¡› 7 MPa › 5、6 MPa , Žš ,’ ,“”‡•– —˜。  ­£¡› ™ “” š。                      a              Fig. 5               b Fig. 4  4  Mohr circle and strength envelope of two samples  Relaticnship of deformation mudulus with confining pressure of two samples ³ ‹†        (1)    σ———•–,MPa; φ———€,( °) ;    ,MPa。 (1) —˜ ™: 2c·cos φ 1 + sin φ + σ1 = σ , 1 - sin φ 1 - sin φ 3   : c———    6 ƒ¡› › q f ‚。  ‡¡› ´,  µ。 ‰Š‹ŒŽ Mohr - Coulomb ‘’“”  。 τ = c + σtan φ, ‹:τ———,MPa; 5    (2) Fig. 6 6       Damage deviatoric stress curves of two specimens under different confining pressure 安全科学与工程·81· à2 á 2 4 » 121 ˆ,É:Ž‘’Õ«“”•œž   7 ,  ,,,   。  5 MPa ,     ,;  (6、 7 MPa) , ,  , , 。 ,  ˆ˜, Ÿˆ ¡、¢£ˆ¡¤‡¥ˆ ‰­。 ž  (3) ˆ, ‡  ¦。 §  ,§ [1] , ­,€  ‚ƒ,„  †。  [2] [3]  :    . ¨‘’  [ M] . .  ©ª«¬®¯ : °±, 2005. ², ³ ´. µ¶ ¨ [ J] . ·¨ 。 ‘ ’ Ÿ  « © ª €  ¸¹°³œº, 2007, 24(3) : 253 - 259. » ˆ, ¼ › , ½  . ‘ ’ “ ” • š › Š ¾ ¿ À  ‹ [4] » ˆ. ¨‘’“”˜Á ÂÃÄÅ­[ J] . Ɯ® [5] » ˆ, €‚ƒ,  €—€Ž‘’“”• ‡ˆ€‰Š‹Œ。 [6] [ J] . œº, 2005, 30(3) : 283 - 287. ¯, 2014, 42(6) : 81 - 85. „. œž‰Š[ J] . œº, 2014, 39(8) : 1492 - 1496. HYODO M, NAKATA Y, YOSHIMOTO N, et al. Bonding strength by methane hydrate formed among sand particles[C] / / Powders and Grains 2009, Proceedings of the 6 International Conference on Micro mechanies of Granular Media. Golden: American Institute of Physics,     a 2009: 79 - 82.   [7] Ž‘’ ¼ÇÈ, ³, †‡ˆ, É. “”•Ê˕‰¾Œ« œžÃÄ[ J] . µ¶Š‹œœº: ÌÍÆœ, 2012, 36(4) : 97 - 101. [8] ÎÏÈ, ŒŽˆ, ‘Ð’, É. ц“Òށ «ˆ¡Ó‘Á’[ J] . ·¨ 456 - 461. [9]   7 Fig. 7 3 b     [10] Ž‘’“”• ԓ”, ”•–, ¼—´, É. ˜ÍՓ”•Ê˕œž ÂÃÄ[ J] . ‰•œ, 2010, 31(10) : 3069 - 3074. –—˜, ” [11] confining pressure [12] œž‰ŠÙÂ[ J] . ښœœº, 2010, 33 (11 ) : ¼›”, ›œž, Œ¡¢, £ , – - –­ €—‚˜ƒ˜„˜, ™“”•𛄠(1) ˜‡†。 (2) ‘’ ·82·安全科学与工程 ,œ [13] Û, 2011, 38(5) : 637 - 640. ¤, ¥Ü¦, É.  ÂÃÄ[ J] . ‰Šœ 3694 - 3702.  ¢, É. €Ž“”•Ê˕œ Ó‰Š[ J] . Š‹Ÿ Á’  ™, Ôȇ. ™Öš×Ø‘’€ 129 - 133.  Figures of coal samples under different ¸¹°³œº, 2014, 31(3) : Ԟ©,  ª,  ‘’Ÿ‚¥§¨Ýœ °³œº, 2015, 34( S2) : „, É. €Ž‘’“”•– –   ­  ‰ Š [ J] . Þ ß ½ Æ ®  œ œ º, 2015, 25 (2) : 137 - 142. (  )                                                                  !"  ­€ ‚ƒ„ ­€ ‚ƒ„ †‡     †‡ˆ‰Š †  ‹Œ­€‡ˆŽ †  ‹Œ ”•–—˜™š ”›œ—˜  ‘’“ ž­Ÿ‚‰Š  ¡¢’“£¤   ˜    ­ €    ¥¦§¨©›œ ª•–—«‹Œ ¬®¯°ƒ„ †  ‹Œ­€‡ˆ ±‘²³´µ¶·¸¹º´»¼ ½°¾¿ÀÁ‰Š«‹Œ«œ˜ ¿ÃÁÄÅ­€ÆÇº´ÈÉÊ—Ë #$%  ‰Š« † ÌÍÎ  ‚ƒƒ „   ƒ †‚ ‚‚  &'()*‡† €ƒ +,-*ƒ † †  +./01ˆ                                                        ‰      ‡ Š ‹     ‹Š  Œ                           Ž    ‹           ‰           Š Š ‘ ‘ Š           ’ ‘ Š  ‘ ‹ ‘ ‰ ‘  Š ‘  ‘’               ‘ Š “   ‰  ‹  ‘     ‘ ”      •     ’ ‘       ‘    Š             ‘ ‘ ‰ Š     ‹ ‘‰  ‰   Š ’   ‰  ‹ ‘  ‹ ‹   ‹  ‘   ‘   ‰    ‘  “   ‰  ‹‘   ‘ Š “    ‹ ‘     ‘   Š         ‹‘   Š ‘   ‹    ‘  ‹ ‘      ‘   Š    Š     Š  ‘    ‹ ‘ ‘   Š ‘‰         ‘  “   ‰’   ‹Š        ‘ Š “   ‰  ‹  ‹Š      Š   ‹    ‘  Š’ Š            ‘ –  ”      ‹Š  –   ‹Š      ‘    –   — Š ‘ ‘        ‹Š    Š     ‘     ­ €    ‘ ‹   ‘  Š       ‹‰ ‘   ‘  ‹ ‘       ŠŠ    ’       ‘ Š                ”  ‘ ‹    ‘ ‰   Š     ‹–            ’       ‰    ‘ Š     ‰      ‰            ‹Š  ‹             Š  ‘  ’             ‘ Š “ ’    ‹ ‘  ‘    “  ŠŠ      ‘     ‰  ‹  ‘         ‘   Š “   ‰  ‹    Š  ‘     2345    6789 ˆ‰Š‹ :;<=>? “”•ƒ­ ŒŽ‘’ †  –ˆ—˜™š›œžŒŽŸ¡ ‹   ‹  ­˜   ‹ †¢£‡¤¥¦§¨Œ’ 安全科学与工程·83· #"!€íî  (ÊÇȍ % $                                              €‚ ƒ„  ­       •                    › œžŸ¡ ¢£¤ ¥¦§¨©   :  ʈŸ/     ¬®Ÿ¯°±  †‡ˆ‰Š‹ŒŽ „‘’“”•–—˜™Žš  ·¸¹Á  ª«               ²³¦´¥µ€¶‚ É ·¸¹Š‹º»·¼ ½¾¿ƒÀ             ·¸¹ÁÂà āÅÆ·¸¹‰–Ç  ȁÉÊËÁÂÌ ̓ΗÏÐÑ ÒÓÔ¨    ÚÛÜÕÖ×ÝÞ ÕÖר„€Ù ßàáâß ãäåÁÂæçèéê¨ëì íîïðñòÀÛÜ՘ÛÜáâßó žôõÁÂæç ö÷ôõ  ÇÈ øÄÇÈÁÂù‡¦ Àîúå×û ù‡   Á Â Õ ü ò  í î ý Ó þ Ð  ô õ ý Ó  ÇÈÕÖþÐæçÊËþÿ ~}ýÓ þÐ  ÇȂ|{  ÇÈÁÂü ÊË[ÔÒÓ\]ÄíîýÓ  ÇÈ   :  ‡ˆ‰üŸ/                 É                                                                                                     ÕÖþÐÏçž´^_`   ôõÁ @?•|{ÕÖ>=ß +ôõÁÂÇÈ*@ŸÕ/ÇÈ ôõ   ­Õ/  Š‹ŒŽ—            “­Õ  ü  ‘’  Á©ß^:É\Œ’ Ì            ÇÈ            <;Éáâ:|{Õ/.-žáâÕ/,  /Á    Á      Á   ) Ø Á  : ·¸¹       ”•æ'         „)Ø ò      (Ê    Ç È À É ¾ ƒ  á â ß Ê Ë       Á                ôõ  ÁÂÇÈ  ÇÈ * ôõÁ ÇÈ ›:ž ïæ'^••                       „˜Õ/ŸÕÖö÷„\æ :­Õ  ü–”•æ'—˜ ' î  ÇȐ/öÇÁ , [   ò  ÇÈÀ„åÐс                     )ØÊËÁÂöǏ×     ]           ÇÈ ^Àž )ØÊËÁ ÂöǍ ·¸¹­Õ€‚\ˆ  ‰  † ‡    ž   · ¼     ò   öÇ|&  ­Œ            ) ƒ       ·84·安全科学与工程 ·¼/    ]                   ÇÈÊËÁ ة„ÕÖ/ [            •™‡êŠÌ^     ô›˜ š       ÇÈœž  Á  ( Â Ã Ä                                       “ Æ Æ È  É Ç        )  Å                             ( )                                                                                   (                          )       @ABCDEFGHI                  ­€‚ ƒ                   ƒ  „  ˆ„ †‡    ‰             Š         ¬¡¢Ž‘  ¦Š“”‹     NOPQ •®–—‚ƒ¯˜™š›œ  ˜™šž°‰± Ÿ †       ¡¢†   §²‰ †     ª«  ¡Œ£¢                               ‹     €‚Œ ¢š¡¢ ¡Œ£¢                            JKLM މ‹‘ ’“ƒ    ”•–—˜ ­€ › ‚ƒƒ„ ™’š Ž‰  ‹‘œž Ÿƒ  ‹‘œž މ¡¢œž   £™    ¡¢                     ¡       } }   ƒ³²´£™š¤     ·  ®¥  ¡£¢µ ¶®         Œ¡£¢µ—   ®¥¦§            ¨©¸¢¦§  ¶®   ·    Œ ¨©¸¢¦§—  ™š¹ª§  —¤ «   ‡¥Ÿ   ˆ‰  ¢† R STNOUVWX/Y                ¦Š‹                      Œ         § ‡  ¡ ¢ Ž ‘ ’                 º»    —                    ¬®— ¼—  ƒ— ¤  § ‡  ¡ ¢ Ž ‘ †    ‡¨                       ©            ª«                           œž      ¯ ¼¢½¾¿À °¤¿± 安全科学与工程·85· »¼½£• @A$ ¾ œ$ º         B.C ""D B! .E $%D BF .G $%D MF   /2 4)%5 ,/2=( , & & 8( ,;( , !# * ' , !7)5 8,)9!)* ' 8)57)5 8,* "<;)( > # & "9":?)&@-!( )' ,: "( <)' # "9 BH! !D?! !FD  Ac+      @A$  —       $F     ‰Š‹Ÿ @A$  K K e K Ac+ K „¬    D ŠK Ac+ „¬    D ŠK Ac+  !G$I$" $I"M € ‚ƒ  @A$! M  !G!I$" $IMG !GFI$" !I %! !I "GC L%I"EC LEI %" !GCI$" !I!G !I MC$ L%I CE$ LCIJC !G"I$" !I"J !I G$" L%I !!" 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":,  -   ­,€‚ƒ„ †‡ˆ‰, Š‹ŒŽ‘ƒ„ † ‡’ - ’“”•。 –—˜™:‹ŒŽ‘,ƒ„ †‡’  - ’“š›œž,Ÿ¡¢£†¤Ž¥¦§¥¦;¨©ª«¬®£†¯°, ±²ƒ„ † ‡³´ µª¶·。 ¸¹ºƒ»¼„ †½¾¿ÀÁÁ¢, ÂÄ †Ä ‡£†ÅÆÇÈ。 #$%:‡; Ž; ƒ„ †;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 007 &'()*:TD713 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0383- 04 +./01:A Triaxial compression test on strength properties of gas hydratebearing coal with low concentration using KANG Yu1,2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Centeral Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper introduces the triaxial compression tests on the gas hydratebearing coal with low concentration of 40% , using selfdeveloped integrated apparatus for gas hydrate formation and triaxi al compression. This study is focused mainly on the stressstrain curves under different confining pres sures. The results show that with the different confining pressure, the gas hydrate bearing coal with low saturation presents the stressstrain curves defined as strainsoftening characteristics, with peak strength increasing linearly due to an increase in the confining pressure; the strength criterion of Coulomb criterion allows the calculation of the lower cohesive force and internal friction angle in the gas hydrate with low saturation than in the high saturation condition, suggesting a great influence of saturation on the strength of gas hydrate outburst coal. Key words:gas hydrate bearing coal; confining pressure; low saturation; triaxial compression 2345: 2016 - 06 - 19 6789: ’“”•Œ–—˜™š(51334005) ;’“”•Œ–™š(51104062;51174264) :;<=: › œ(1982 - ) ,ž,Ÿ¡¢£,¤¥,¦§¨,©ª: ·88·安全科学与工程 «¬®¯,Email:1982kangyu@ 163. com。 384 0 $  ñ # " !  ¡ ¡ 1 26 2 0 ŽžŸé@ª«ÃÄ - Ÿ¡œ’¢、 æç’ 裟¤/、*Ÿ¥’¤/、¦§¨©ä>˜¤  /ª`。 ,   、   ,       ,­€‚ƒ„。 †, ‡ˆ‰Š‹ Œ,Ž‘’“, ”•、 –—˜™š›   œžŸ“¡ ¢,  £¤ [1 - 5] ¥。 ¦ § ›¨©ª«¬  ,®¯° ±¤¥。 ²³˜™´µ、 žŸ¶· ¸¹, ºžŸ »、’“¼½“ ¾¿。 À,ÁŸ™ª«ÃĆÅž     1      Ÿ Fig. 1 。 ÑÒÓÔÕ, ÖרÙÚª «ËÛÜÝ¢“¡ ¢ÞßÁÂàß, ¨© 1 3 ᬭ â Ï , ã ä å  Á ­  Ú   ª « Ã Ä - æç’è“¡ ²éÒêŸÞßëì, ® ¬°@ í‘̐»Úª«ËŸæç’è »Þ ßÁÂ,îï‘̐»Úª«ËŸ » ™,   Ü  ™ CH4 ’ “ 4. 0 MPa, § » »ÆÄÇÈ,½©ª«¬  ÉÊ, ¢ºª«Ë̐»、͟ÎÏ В§¾¿ ÆÄÇÈ。 hydratebearing coal   «äª«Ë憆¬®¯, ½© Sloan † ±²³, ˆª«Ë`† ¬´@Œ: §» t 0. 55 ℃ , ’“ p2. 77 MPa。 Þß ­— 0. 5 ℃ ,û´@Œ CH4 ª«Ë`†¬µ¶ ·,Ò`ª«Ë。 1  1 1  ª«Ë̐» φ `ª«ËŸ¸é@  ܏Ÿ¸¹º,»ªÞߙ 40% ª«Ë̐»´ @。 ¼™ª³½ŒØ¾½ª³,,¿À Þßð©ñ˜òóôõö÷øùú # 12 á¬,ûá ¸。 Œüý þŸÿ~}Þß|{[\] , ^¬­_`Ï é@。 ­?¸¹>©=<ž;“¡¡:/ê. -,^¬,+ÅÔ¥Œ 180 ~ 250 μm , 220 g,      ³   ª  , ’ ­ `  ¥  50 mm、œ»100 mmŸ, ¸ 0. 5 mm。 » ¸ª³ ­ ª«Ë`Å ̐» 40% 。 *Ÿ¸Ì«`ª«Ë。 >©=) PoreMaster33 ϒ Ïé Ü| é,­€“â 0. 480 N / m, ‚ƒ„Œ 140°,’“ Ð 0. 14 ~ 231. 00 MPa, †½Ü¥ Ð D 0. 007 0 ~ 1 000. 000 0 μm,‡Å ˆÜ‰ μp Œ 0. 189 2 mL / g。 «`ª«ËŠ©‹Œ Ž ( ' & ‘ ’ * Ÿ  “ ÷ ø › ”,  »   99. 99% ,Þß©•–ªå­。 1 2 Experimental apparatus for triaxial test for gas  ˜ª«ÃĐæç’è ¬˜éêŸÄ™?™ , š› 1 Šœ。 û™? ÞߗåÁ 1 m3 ª«ËÁÂà 0. 8 m3 Ī,|«’ é©ä,Ų³`̐»Úª«Ë ŸŠÁÆÇª³ m。 ÈÉØ©Ê ­ 1。 1  ­ Table 1 Experimental parameters for coal sample from ÈÉ σ3 / MPa  / mm h / mm 1 -1 4. 0 50 101 1 -2 5. 0 50 101 1 -3 6. 0 50 100 1 4 Qixing coal mine m/ g SH / % 15. 62 40 €‚ƒ„ Þ߸¹>©ËÇæçÞß%, ÌÃВ Å£Ÿç’。 Œ°îï‘̐»Úª«Ë Ÿ » ,>©’“ 4. 0 MPa,ВÔ͌ 4. 0、5. 0、6. 0 MPa æÎ´@。 ωÐѪ«Ë 安全科学与工程·89· ±4 ² ´:‹† ³ ©Á。 (3) ­€›Œ¨©: É®­žªŽœž˜ 。 : (1)    ,        0. 5 MPa, 0. 3 MPa ,    。 (2)   4. 0 MPa,  4. 0 MPa,  24 h,。 (3)  ­,  ­ €‚; , ƒ 4 MPa, , „ ­€†‡ 20% ˆ‰。 (4) 2 €‚ 5、6 MPa ƒ„ 。 ,ŠŸ“¡¢, ʋ† ¼½¥† ÌÍ、Ì¿À。  -  Š † (40% ) ‹Œ ‡ˆŽ‘‰’ (4. 0、5. 0  6. 0 MPa)  ­ - ­€“ ,” 2 •–。 ” 2 —Š˜, (4) ª«€¬¨©: š¨©®­žÎž«Ï ƒ‰€,¯¬“Š®¨Ðē‹Œ。 ŽŠ ˜,Ž‹† ‹Œ›­€— Ñ 10% „。 2 2  ­‹† ‡ˆމ’ ,ޝ¦­­€“ Ò [9 - 10] ‡ˆމ €¬»£€ŒŸ°, ” 3、 ¨‡ˆ , 4、5  6 MPa •­­¨œž˜ Ԃ 3. 989、6. 816  9. 970 MPa, €¬»£ E50 Ԃ 422、 440  576 MPa。  ‡ˆŽ‘‰’ ™š­€›Œ ,œžŽ‘‰’’ Ÿ“¡¢;” ,—    —¤¥­­€“ •¦“   ‚§“¨©、˜Œ¨©、­€›Œ¨©™ª« €¬¨©。 3  Fig. 3           Ó°,—¦Ñ‹† ‹† •–—£ ‹Œ, ¦¡¢Ë ’¨œž˜ 4 •–。 ­¢ 40% †  2 1 385 ‡ˆµ¶         Variation of peak strength with confining pressure of gas hydratebearing coal with low saturation                 2  -  Fig. 2 Stressstrain curves of gas hydratebearing coal with low saturation  (1) §“¨©: š¨©›­€œ®­ “Ÿ°, ±“ ²³‡ ¨©。 ›­€ ¡´µ¢ 0 ~ 1. 25% ¶·。 ¸¹›­€º, ® ž¯ ­ž、€¬»£™ “º;¼½¤¥†  ‡ˆ¼’€¬¨©, ¦­€¾¿À [6 - 8] ¤Á 。 (2) ˜Œ¨©:œ–—­ - ­€“ ¼§Â, š¨©Ã瀬²³œž˜ 。 š¨©¸¹ ›­€¨º, ®­žºÅÆ, “ ÇÈ ·90·安全科学与工程     4 Fig. 4        Variation of deformation modulus with confining pressure of gas hydratebearing coal with low sat uration Ô 3、4 —Ո,¸¹¨º¡,‹ † ‡ˆ¨œž˜ “º, Ö 4  5 MPa ׍,€¬»£ºË ¤,ºȂ 386 ¹ º ¤ » µ  4. 27% 。 6 MPa ,, 4 MPa  , 36. 49% 。 2 3  40%  5 。  ¨ (2) É 26 Ê ©  †‡ ¦§ £©„, ª«¬ž® ¯°。   ¨   ,  (3)40%  ,  €Š­ 1. 03 MPa,39. 08°。 ” ‹‚ƒ„Ÿ, ޑ𒓠†© ”•   †‡¡。   :   [1]      [2]          [3] Fig. 5          Variation of deformation modulus with confining pressure of gas hydratebearing coal  c    -   ­€‚ σ τ f = c + σtan φ †‡ˆ‰。 ­ €Š [11 - 12] , ­ 1. 03 MPa,39. 08°。 ‹‚ƒ„   ˆ  Œ‰Š , Ž  3  [5] [7] [8] . ª· ¨, 2005: 106 - 109. º»¼, ¢ Ž‘’“’ †‡•–†Ž‘。 [10]   †‡  -  —„­˜–—。 —„˜™€­™š€, ›œ žŸ、–žŸ、˜–žŸš›¡¢žŸ。 £¤¥ˆ,¦§™œ¨。 «ƒ„¬®[ D] . ¸¹: ¯ª° , ½¾¿. ÀÁ—ÃÄ ¥£™±² [ J] . ÅÆ€ÇÈ” ¶¨©, 2006, 31 (2 ) : . Ê˳̛³[ J] . ´™µ ¢ , É ¢ , ½¾¿, , ¶. ¨¨©, 2004, 23(3) : 426 - 429. ª ·–”†›  ·–€Á¸µ[ J] . ¹º¤»µ¨¼¨©, 2010, 20(1) : º, ™½, ±, ¶. ¾¿ „¬®[ J] . Ä , ÀÍÁ¨à ¦µ, 2012, 40(4) : 52 - 57. , , ¶. £”  ±²[ J] . À´™¨©, 2012, 34(7) : 1234 - 1240. GAO X, GAO C, ZHANG B Y, et al. Experimental investigation on mechanical behavior of methane hydrate bearing coal under tri neering, 2015, 25(1) : 95 - 112. [9] ,”“ (1) ¥£´‹µ¦§ axial compression [ J] . Electronic Journal of Geotechnical Engi [11]  ¢ ¶¨©, 2005, 30(3) : 283 - 287. 23 - 27. [6] †‡ ‘‰。 ‹Œ, ”• , ± £ ², ¤ ³ .  191 - 195.  [4] ƒ„ 40%  ¢    5 [ J] . ½ , , ±, ¶.  ²‹µ[ J] . ÆÅ‚ ­€‚, ƒ„ ¨Å›± , †‡ˆ. ÄϝÐÑ Ä ¬®[ J] . ÀĨ´™¨©, 2006, 25(8) : 1625 - 1631. ¢ , ‰Š‹, ˆ , ¶. Çȗ”   ¨  Å  ± ² [ J ]. (8) : 1492 - 1496. [12] Î , 2011, 27(6) : 24 - 28. ½¾¿, ˆ   Œ, ˆ ¶ ¨ ©, 2014, 39 , ¶. ”   ± ² [ J] . ¹ º ¤ » µ  ¨ ¨ ©, 2015, 25 (2) : 137 - 142. (   ) 安全科学与工程·91·  29  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  07  -   ,  Vol. 29 No. 4 July 2019   ­€ 150022) (  , - ,  ":  ­€‚, ƒ„ † ‡ˆ - ‰Š,‹ŒŽ‘ 、’“‡ˆ”• –“—˜, ™š † ! ‡ˆ ›œž,Ÿ¡¢£¤¥¦§‰Š€¨ - ‰Š。 ©ª«¬, ® - ‰Š¯ ° ±², ³²。 ›œž´µ¯¶·¸¹Ž‘º ‡ˆ² —˜。 »¼½¾¼½¿À¦§ÁÂ。 ¯ °  #$%:; ;  €‚;  ; ›œž doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 04. 002 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2019)04- 0392- 06 +./01:A Stressstrain characteristics and constitutive models behind methane hydratebearing coal Gao Xia, Pei Quan ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper presents a new study aimed at identifying the stressstrain characteristics and developing the constitutive model behind methane hydratebearing coal under high and low confining pres sures. The study involves investigating the deviatoric stressstrain curves of methane hydratebearing coal under different confining pressures and saturations based on triaxial compression tests; discussing the quantitative relationships between failure strength and confining pressure, as well as elastic modulus and hydrate saturation; and establishing the composite exponential model of methane hydratebearing coal by comparing the theoretical curves of the model with the measured stressstrain curves. The results show that the deviatoric stressstrain curves of the gas hydratebearing coal are of the strain softening types un der lower confining pressures and of the strain hardening types under higher confining pressures. It fol lows that the composite index model could provide a better description of the relationship between the fail ure strength of methane hydratebearing coal and the change of confining pressures and saturations. The research results could serve as a theoretical basis for further study of the constitutive model of methane hy dratebearing coal. Key words:gas hydrate; coal; triaxial test; confining pressure; composite exponential model 2345: 2019 - 05 - 07 6789: ‚ƒ„ :;<=>?: Œ ·92·安全科学与工程 †‡ˆ‰Š‹(51674108) Ž(1984 - ) ,‘,’“”•–—,˜™,š›,œžŸ¡: ¢£¤,Email:klgaoxia1984@ 163. com。 64 7 0  ä ö,ƒ:•ˆ‰–—µ - µ¸à\¦§™¡   。  ,  [1]  ­ 。 €‚ƒ [1 - 4] „ 393 ƒæ¼ 99. 99% 。 ùú‡ˆ¼2 „ ˆ。 ùú³‡ˆ‰Š‹š›ùú¡†,‡ ˆ 1 ‰。 Š,Š‹ - ‹ŒäߎÔ,`3‘ ’ß 40 MPa, 3‘’ß 20 MPa。 “ó” • ó”–Þ¼ - 20 ~ 60 ℃ ,óæ—Ü¥ 0. 5 ℃ 。 †‡ˆ‰Š ‹ŒŽ‘’, “”•ˆ‰–— ˜™š›œž Ÿ¡¢£¤。 ¥”•ˆ ‰–—𛦧¨©£¤, ªŸ«¬® ¯ˆ‰Š‹°±›²ž³´µ¶‡· ¸¹º»,“¼½¾•ˆ‰–—¿À Á¨©„ûÄÅÆ。 ÇÈ,ə•ˆ‰–—𛦧¨ ©ÊËÌÍÎÏ,ÐÑ£¤ÒÓÔ²•š ›ˆ‰–Õ֖¦§¨©ÊË。 ²•— '1 Fig. 1 [5 - 6] 𛣤ÊË,×ØÙƒ ÚÛ •© ²ÜÝÞßß¶‡·šà。 áâ [7] £¤ äµ¶‡·•傿、ç [8] ¨èÞßé߸‹êë。 ìíîƒ ï ã ðñòÞß󿔕åš›ôõ。 [9] äöƒ žœ ˆ‰–÷øæ¸‹”•ˆ‰– —‚æàôõùú。 ²ˆ‰–Õ֖¦§¨© [10 - 11] ÊË,F. Yu ƒ ¥ûüýþ - ÿ¦§¨©, ½ ¾ ~}|{[ˆ‰–Õ֖²ÜÝóæÞß· [12] šà\ûü¨©。 K. Miyazaki ƒ ]^_` ùúð@,½¾ •ˆ‰–Õ֖?>禧 [13] ¨©。 S. Uchida ƒ =•ˆ‰–Õ֖¶¼<ð ;,½¾ ~:}|/.•ˆ‰–Õ֖‚æé¸¹ [14 - 15] à\𦧍©。 Y. Song ƒ -,ýþ - ÿ+* - )('&½¾ %$ˆ‰–•ˆ [16] ‰–Õ֖𦧍©。 #ƒ -, ë,½¾ ~:}|{[ˆ‰–Õ֖²ÜÝÞ ßˆ‰–÷øæ·𦧍©。 [9] ú -,•ˆ‰–—‚æà_`ù ,£¤ÜÝ÷øæÞß·•ˆ‰– —‚渹à\, “^½¾ÜÝÞ߈‰– ÷øæ·•ˆ‰–—‰Å¿¨©。 1  1. 1 @ABCD  -,"!šš'=³? [17] 50 mm、 ä 100 mm  ÷ø ¶ —©,Ëܿܥ 0. 5 mm。 ù ú‡—0*1 —É­€‚„Ã, EFGHIJKLMNOPQRST Testing apparatus for mechanical property on gas hydratebearing coal 1. 2 UV ùúÊ ˜™¼ˆ‰– é• ˆ‰–—_`ߚ›。 —«œ‡·: (1) Š。 =ž|Ÿ<©Š, _`ߡߢ4,‡£š¤=¥¦,‡§¨© ª«¬®=¯°±¨², °³´µ¶·=£š¤ ߢ«®·²。 (2) ¸¹Ôº。 Š|_`ß¡、 ª¤°,»¼½äÞ߬¾À (0. 5 MPa) , ¿À Áª¤ÔÂà 0. 3 MPa —, ĹÅ ¤Íԏ—ß,‡/ 3 ~ 4 Æ。 (3) ÇÈ。 ÉʽäÞ߬ 4. 5 MPa,ß ¬ 4. 0 MPa °ËÌ 24 h,ÍÂÇÈ,Ô。 (4) ˆ‰– 。 Îϓó•óæ¼ 0. 5 ℃,ª ˆ‰ / µ, ù ú ¥ 5 Ô ò Ð Ë Ì ¯ Ñ Ò ß  ¼ 4. 0 MPa,ÌÊ 6 h,ӏ—ßÜÔ·Õ,&Ö¼ˆ‰ – 。 (5) ׌ùú。 ˆ‰– °ÉÊËÌ —ß 4. 0 MPa,¬ 24 h °žòª_`ߚ ùú。 Ø=ÞßÕ¬ 4. 0 MPa, “ËÌߡُ —ßܸ,ÄÍÞߏ—ߘÚÛÜ,Ô¯Ý Â=ÞßάùúÞßÀ°žòß×`ß, ¬µ¸àá 15% âãäùú。 2 2. 1  WM - WX#Y ˆ 2 ¼•ˆ‰–—²åÞß σ3 ·æµ 安全科学与工程·93· 394 ¬ ® ¯ °  -  ( σ1 - σ3 ) ~ ε l  S h  。 ±  ² ² ´ 29 µ ³ , Š,Ё„ ‹ŒŽ ‘( σ1 - σ3 ) m ;Š, 15% „ ‹ŒŽ‘, ŒŽ‘„Œ Ž。  3 ’“ ”   S h ŒŽ‘ ( σ1 - σ3 ) m  σ3  ,ˆ,S h  25% ,( σ1 - σ3 ) m  σ3 ­ €  ( σ1 - σ3 ) m = 2. 030 σ3 + 2. 040,    • R2 = 0. 994 9;S h  50% ,( σ1 - σ3 ) m = 2. 395 σ3 + 1. 622,R = 0. 999 9; S h  80% 2 2. 705 σ3 + 2. 066,R = 0. 994 6。 2 '3 Fig. 3 , ( σ1 - σ3 ) m = `abcB\]_#Y Variations of yield strength with confining pressure  3 ,  S h –‚ ,  ŒŽ‘ ( σ1 - σ3 ) m  σ3    ,ƒ—„。 – †, ˜™ ‡ˆ‰ Š‹ŒŽ‘Ž‘’“”š、 •– ›,™—‡Ž˜™˜š››œžŸ‹Œ¡ [18] ™Ž‘¢œ£Ž‘žŸ , ¤ ¡ƒ Š ŒŽ‘。 „¢£•¤¥–¦­,  '2 Fig. 2 Z[\]^EFGHIJKL_WM - WX#Y Stressstrain curves for hydratebearing coal with different confining pressure  2 ,    、 、 、   (  1、2 MPa)  (  3 MPa) 。 ,   ( σ1 - σ3 ) m  E  S h  。 ­ (1、2 MPa) ,  , €‚­。 ­ƒ(3 MPa) , „  €‚ †。 2. 2 `abcB\]_#Y ‡, „‡ 2 ˆ‰ -  ·94·安全科学与工程 ŒŽ‘( σ1 - σ3 ) m §™¥ ¨。  2. 3 dOefBHIJghc_#Y  4 ©   E  S h     ,  ˆ, σ3  1 MPa ,E  S h ­€ E = 95. 340S h + 138. 916,• R2 = 0. 931 6;σ3  2 MPa ,E = 121. 561S h + 152. 590,R = 0. 480 3; σ3  3 MPa 2 E = 163. 608S h + 171. 499,R2 = 0. 973 1。 ,  4 ¦,§,   E  S h  。 „¢ £•¤­ª¨,© 1 MPa  3 MPa ,  E  S h §™­¨ ;© 2 MPa ,  E   S h ­ª。 «–«¬,™®¯¥–¦ ·4 ¸ † ¹,‰: €‚ - €ƒº»‘¼½”• 。 , ,  σ3 ,  (  ) ,   。 ( ¤¥ 395 ) 、•£–€ƒ( ¤¥€ƒ ) ¦•£–”Ÿ 。 ˜§›œ™(3) ~ (5) “š‹†„‡Ž A、 B、C。 ˆš 3 MPa(  μ = 1 / 2) ‰, ‡Ž A、B、C ›„›œ˜ƒ,ž¨‰¤¥€‚ƒš 15% €ƒ ε m —Ÿ€¤¥’€‚ ( σ1 - σ3 ) m 。 ¡, ž¢ ›„‡Ž D。 ƒ(1) “¢, ˆ ε ‹‡£‰, E0′= BDe Dε 。 ©ª”Ÿš E0′= BD。 ­ 2. 1 ¤¥¦ ,   §¨©«˜ ª。 𛫬®, ¬®  E ¯¯°±©ª”Ÿ[18] ,‡¨“ 4 Fig. 4 D = E / B。 ²³‹,‡Ž A、B、C、D ´°± ­²žµ³ ´Žµ›„,‡Ž¬®ˆ¶¶· 1 Ÿ¸。  Variations of elastic modulus with hydrate saturations 3  3. 1  Table 1 €‚ - €ƒ  (1、2 MPa) „€ƒ , †  ­ [20] ,“ŒŽ €‚ - €ƒ”•–€—­: σ1 - σ3 = μf( ε) + (1 - μ) g( ε) , ‚,   f( ε) = ( Aε - B) e - Cε + B, g( ε) = B(1 - e - Dε ) , 1 2 3 (1) ƒ: μ———˜„™Ž,  €‚ - €ƒ μ 1, €‚ - €ƒ μ 1 / 2; 3. 2 σ3 / MPa ,  (3 MPa) „€ƒ 。 ‡, ˆ [19] ‰ Š‹ - ŒŽ ‘ ŒŽ’ ­ A、B、C、D———†„‡Ž。 σ3 / MPa 1 ˆš 1、2 MPa(  μ = 1) ‰,›œŠš - Cε + B, (2) σ1 - σ3 = f( ε) = ( Aε - B) e žŸ€ƒ ε ‹‡ŒŽ‰, ¡‘’€‚,  ( σ1 - σ3 ) l = B, E tm = [ A(1 - Cε) + BC] e - Cεm = 0, 2 (3) ƒ(2) “¢, ”Ÿš E t = [ A(1 - Cε) + BC] e - Cε 。 •£– ( σ1 - σ3 ) m = ( Aε m - B) e - Cεm + B, ‡Ž D: 3 (4) (5) ƒ,( σ1 - σ3 ) m 、ε m 、E tm ———•£–—•£ 3. 3 1   Parameter values of mechanics and models for hydratebearing coal Sh / % E / MPa (σ1 - σ3 ) m / MPa εm / % 25 165. 858 4. 010 5. 515 5 50 180. 889 4. 001 4. 377 4 80 217. 777 4. 690 3. 908 2 25 170. 504 6. 220 5. 104 2 50 236. 243 6. 427 4. 320 5 80 239. 442 7. 640 4. 622 5 25 215. 709 8. 070 15. 000 0 50 247. 238 9. 008 15. 000 0 80 305. 142 10. 100 15. 000 0 A B C D 0. 646 4 4. 000 0. 592 8 — 1. 403 7 3. 842 0. 609 1 — 2. 055 8 4. 230 0. 540 5 — 1. 782 4 6. 075 0. 558 7 — 2. 069 4 6. 344 0. 796 9 — 2. 599 4 7. 260 0. 546 6 — 0. 576 4 8. 070 1. 000 0 0. 267 3 0. 642 9 9. 008 1. 000 0 0. 274 7 0. 721 4 10. 100 1. 000 0 0. 302 1  š´ ŒŽ  安全科学与工程·95· 396 ³ ´ µ ¶ , -  , 5 。 · ª ¸ ¸ º 29 » ¹ ,š› 2 MPa   -  2 MPa    € ‚      ‘  œ  ž ,  ­   Ÿ ž:    0 ~ 3%  - ¡ ,Ž¢,Ž 3%  。  6 ŽŸž£。 6 Fig. 6 2 MPa    Comparison between revised composite expo nential model and test results under confining pressure 2 MPa ­  6 ­,Ÿž£ƒ„ ¤¥  2 MPa  ’“”。 4     -   (1、2 MPa) ,  (1) (3 MPa) 。 ¦§‰Š‡, 5 Fig. 5 ¨©†‡ˆ­€ª,  ‚‹Œ ;¦§,   Comparison between composite exponential «¬ˆ‰Š‡­€ª, ƒ Ž 1、3 MPa ‚‹Œ , ƒŽ model and test results  5 ,    (1、2 MPa)   (3 MPa) ,  ­ €‚ƒ„ ­ †‡ˆ‰Š‡ ‹Œ。  ,Ž 2 MPa “” 3. 4  ‘’ •。 –— †‡ˆ‰Š‡˜™,  2 MPa  ‘’“”–— •。 Ž ·96·安全科学与工程 ‚®‡„。 (2) š›, ¯°•§‰Š ‡ €‚。  ‚   €‚ †‡ˆ ‰Š‡ ‹Œ。 (3 )   “† (2 MPa)  ‘’“”‡ • ,Ÿž±€‚, ˆ²  €‚ƒ 2 MPa 0 ~ 3%  - ¡ 。 Ÿž£€‚ƒ„ ¤¥  2 MPa ’“”。 º4 »  ,:€ -  various porosity[ J] . 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Heilongjiang Ground Pressure & Gas Control in Deep Mining Key Laboratory, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is focused on the prevention and control of coal and gas outburst disasters. The research consists of a systematic analysis of the effect of different temperature field, main stress field, gas pressure and unloading speed on the seepage characteristics of gasbearing coal using solidthermalgas coupling true three axis device; a consequent development of the relationship between permeability and its qualitative and quantitative relationship; and a deeper analysis of the variation law behind the permea bility of gasbearing coal under various unloading paths. The results indicate that the gas permeability of gasbearing coal exhibits change tendency of negative index, as is conditioned by a decrease in tempera ture and horizontal stress before and after unloading which has a gradually decreasing effect on permeabil ity; along with an increasing gas pressure comes a “ V” font change in permeability, suggesting a small a mount of the variation in loading and unloading permeability; when subjected to different pressure relief velocity, the permeability remains unchanged if it is loaded; and when loaded, the permeability of gas bearing coal shows a change trend of Gauss function, along with an increase in pressure relief velocity, representing the four different zones: the reduction zone, the stable growth area, the deceleration growth zone and the stable region. The comprehensive analysis provides a quantitative formula behind unloading coal sample permeability under complex stress path. Key words:gas; seepage; unloading velocity; coupling of solidthermalgas; true three axis 2345: 2016 - 10 - 08 6789: –—˜™š›œž(51574115; 51374097; 51604100) :;<=>?: Ÿ ·98·安全科学与工程 ¡(1986 - ) ,¢,£¤¥¦§,¨©,ª«,¬®¯°:±²³,Email:18944630110@ 163. com。 76 8 0  9 6,©:^ - + - *`@°(× ,ÉÉ/’Øþ‘‹ÉžŸ·¡¢žŸ Ž,*Ÿ¸“þ‘‹Í¸ *£·¤¸¥  [1]  ,    、、 , [2] 607 §¢‡¡ß45 ­€‚ƒ„ †‡ˆ 。  ‘’“”•‡–—˜ ¦Ž,ÌžŸ# þ‘‹§Ì¨·ÌžŸ Ž,©‘ ‹–—˜# ®ª2™·« ®¯ 1a ©°,¯®‰±·)‰±óÉ´Âî¯ 1b ©°。 ¬。 ^*`@-)„ ‰Š‹ŒŽ ™,𙇛œ˜žŸ¡¢ [3] ‡£。 € ,¨ 0. 1 ~ 1. 0 mD ©ª    1 ͸ *´µ; 6 *£; 2 ¸/; 3 ¿¸¥; 4 ¸²³þ‘; 5 ÷ *´µ; 7 §Ì¨; 8 ߨ”’þ‘; 9 –—˜™# þ‘; 10 ]›œ; 11 š; 12 ÉÉ/ÌžŸ a ËÈ,ÙÊË¿。 ÚÛ,ÜÝÇÞ Ÿ‡ ¡ßàáâÔ‰。   ²,‚ïðñò󞟫Áäôõêëìö÷ øÜÇùúû,üý܎þÿ‡~。 }| [4 - 8]     óʺ{[\¸、  ¸、 ]¸·^_`@ôõ ,× žñ· ¡ß?Ù÷øÜú>。 ·ÁÀ¬®žŸ/?Ù¡¢?ٛþ· ]ô õ  Ì   /  ó ¡ ¢ ? Ù ‡ » ¼。 } | [16 - 19] ØžŸìö¬ -)þ‘  ƒã,ÁäåæçèéŸêëìí,î }|[9 - 12] ó× ‡¡¢ ]=¸、 < ª;Á\¸、Ì、  ¸、 :ÉÉ/¬®©÷ øÜ.Ù.Ø。 }| [13 - 15] ú>Ü¿À     ¸¹º»¼,Ž”½¾¿À·ÁÀÂÃ。 ÄÅ,Æ LJȿ,ÉÊËÈ, ÌÊËÈÍ ( Î ­« 30 ~ 50 ℃ / km) ,¤¡¢ ÊËϧ, ÐÑ  ™´ÒÓÔÕÖ, š ר· ¸Ê      ‚¤¡¢ ¥¦§ ˆ。 «ƒ¬®, ¯°±²³Ÿ´µ¶· b Fig. 1     ›œ™¶É· 1  Solid and gas coupling test apparatus 2  2 1  -)¸ü2¹º»ƒºŽ¼ 11 ¤, † # ®,¡ßú>Ü-‡,。  ú > ˜« ]· ]‡ôõ÷ø‡, š«ƒ ¤ ¬®,¤Ÿ½¾=ÉÂÃ,ž ŸñÙ、Ì、 É、  ¸·¯°±÷ ÇÁ¬ 700 m, Â、 çÃ, ÄÅÆ¿¯ ˜»¼¯°±²³Ÿ¡¢?Ù‡Ô‰Ú ,ÚÛ,òú>ÜʺÁäôõ^ - + - *` @]§¢‡ 1 ¡ß?Ù。 ½ Ø, Ÿ¡¢ ,“¬<¾ §, ™ ¿À。 †¤ ,À-)Çü±Æ。 È3É·±‡¡¢ «Ê ‘ËÌÍ, ‹ÎÏЩ [4] ‡-) ÑÒò‡/45ŽÐ, (±ÓÔÉú>ž Ÿ¡ß?٘ø‡。 ±Ƈ °¬®: Õ Öüý¸(ר×Ã, ÆØØü 0. 18 ~ 0. 25 mm‡×,¿ÙØÚÛ@  ÜÝ ¾50 mm × 50 mm × 130 mm ‰Þ, « TAW - 2000KN ߘ# -)('&%$ƒÇÞ¸#  à_‚ƒž1]6Ù-)þ‘ ¨ 100 MPa ¸ Ô"-)!·01‘ ­€ @ú ‡^ - + - *`@]‚ƒ-)„ 。 †‡ áÀ 30 min,â‰Ý« 120 ℃ ã¨ãä24 h,å ˆóžŸ«ÊºÉ、Ì、 ¸ ‡¡ß?Ù÷ø‰Š。 -)„ ˆ‰‹ŒÞŽ 2 2 :‚ƒ¿Àþ‘、 ÉÉ/’Øþ‘、 *Ÿ¸ “þ‘、Ì# þ‘、ߨ”’þ‘•–—˜™ # þ‘。 ‚ƒ¿Àþ‘‹=¿Àš·›œŽ «äæ,¨ˆ-)Ñ(。  Ÿ«çè=Ê©ÉÂÃ, ƒ ¬®,´»¼, ÉÔé·, êë±ìÄ ½¾ÁäÂÃ,ÆíLJȿ,Ì ¸Ê 安全科学与工程·99· 608 Û Ü Ý Þ ß  à à K= ,,   、 、 、   。 ­€‚: (1) ƒ„ , † ‡ˆ , ‡ˆ。 , ­€‹。 ‰Š, (2 ) Œ‚ƒ„ Ž‚ 1 h, †‘‡ ˆ, ‰ 1 h, „Š’“‹”• –,ŒŒ—‡ˆŽ˜ ™š›‘œƒž、’Ÿ ƒž“‡”¡,¢•‰£–—ƒ‡ˆ˜“¤™。 š›˜“¤™。 (3) œž‡¥ ™, Ÿ¡†‘, ¢Ž˜“¤ 1 h。 £¤ƒž¢¤œ¦ˆ, â 26 ã á 2qμLp0 , A( p21 - p22 ) (1) 2 ÄÀ:K———,m ; A———ÇțÉ,m2 ; L———Ê,m; q———¬—,m3 / s; μ——— Å ´ Ë ‹  Ì, μ = 1. 087 × 10 MPa·s; - 11 p0 ———­€¾Å,Pa; p1 ———œÍ,MPa; 3 2 p2 ———Í,MPa。 YZ[\ISTU]^_ 、ˆ”Ϊ¸±²‚,‘ ¥§。 (4) ¨¦, §©ª«¨‚¬® ƘÇÈ。 ˜­€ÌĜ¦ ÏÉ,ú‡ˆˆ , ÊÀ,  ‹­€。 2 3 DEQR ÐÉÑÒ̯Ó,Ä(2) ÔÕ: K = ae - bt , ¯°ª«±²‚³´µ ¶,©ª  · « ¬ ­ ®, “ ¤   σ x = 2. 0 MPa, ÄÀ:t———,℃ ; a、b———ÏÉÖÌ。 σ y = 1. 5 MPa,σ z = 1. 0 MPa, p = 0. 3 MPa,  t = 30 ℃ ,ˆ v = 0. 006 MPa / s,¯°œ¦ ‚¨­€: QR 1 σ y 、 σ z 、p ” v ª¸,t ± 30 ℃  10 ℃ ¯²¹‡º 70 ℃ , ³¸, »´µ„, œ¤ 0. 9 h •,œ¤ v ˆ σ x , ¸¶”ˆ¼•´¬®‹。 t、 σ y 、 σ z 、 p ” v ª ¸, σ x ± QR 2 2. 0 MPa 3. 0 MPa ¯²¹‡º 14. 0 MPa, · ‡½¸ σ x ,»´µ,σ x œ¤ 0. 9 h •,œ¤  v  σ x ,ª«ˆ‚´¬®‹。 × 2 ¯ª«³ ‡ˆ£Ë ¸¶Ø。 Ù× 2 ÂÚ,ÛÙ 30 ℃ ܘ 70 ℃ ¾,Ì‡ÍÝÞÎÏ。 ß ٓ‡,´àЫ¥á«â,ÍãÑ ¬äÒåæ,ÓçÔèé、”Õé¿ ¬šŒ‚ê­,¬—ŠëìºÖí,× Ø‰ëîï,ÎÏ。 ‰£ðØñò Ú,ÙϾ,ˆ£Ë˜Ùó, Ìô ÜÚ,ˆ£Ë˜ÇÈ。   t、 σ y 、 σ z ” v ª¸,p ± 0. 3 MPa QR 3  0. 3 MPa ¯²¹‡º 1. 5 MPa, ³¸  t、 σ y 、 σ z ” p ª¸, σ x œ¤½¹ QR 4 ¾•,¸ v ˆ σ x ,v  0. 003 MPa / s ¯²    ,ª«ˆ‚´¬®‹。 3 1 STUVWOX ­€¿œžÀœ¦, Á»Â¼©ž« ‹,½¾¿ÀÁ¤¶¢, ÃÄÀÁ¤¶, ú­€À K ÅÆÄ(1) : ·100·安全科学与工程   ¹,‡º 0. 018 MPa / s。 ³¸ˆº»´µ    »´µ, σ x œ¤ 0. 9h •, œ¤ v  σ x , ª«‚´¬®‹。 3 (2) Fig. 2 3 3 '2      `abcd&YZ[STU]^_ Effect of temperature on permeability during process of loading and unloading efg[\ISTU]^_ 、ˆ”Ϊ¸±²‚,‘Æ ˜ÇÈ。 ˜­€ÌĜ¦ Í6 Î Ï,Ð:Ñ - Ò - ÓÔ›œ„ ,、,, , (3) : K = ce - dσ x , (3) :σ x ———,MPa; c、d———。 609 ’Õ£¤ “ V” „ £¤。 šŠ 0. 3 ~ 0. 9 MPa ˜,š‚,  ’。 šŠ 0. 9 ~ 1. 5 MPa ˜, š ‚, 。 ‚‰²— 3 ,†š€˜, ³‰² € ,‡´ µ¶š·¸, 、 ­  ,µ¹º ’。 š ‚,‰² , µ¹­©, »    。  3 ,   。  、­€‚,€ƒ。     ‚,、­ , „ 。 †‡ ,ˆ、­‰Š €ƒ„‹ŒŽ, ‘  ’。 Š“”„•–,  3 , , ’。 — ˜™,š›œ。   ,‚,Š” ž、šŸ¡ž„,¢ ’。  、Ÿ­ £¤。 ˆ‰,‚。 ¼½,š І‡¾¿,À   ‚ “ V” „ 。  , ­¶† š·¸,ŠÀ »Á­©Ÿ,‹ ½˜³·¸“‹šÂò。 ¼ ½,ÂÓ V” „ Œ ,ă Å·¸。 , µ‰² š“ Ž ’, µ¹‘ƒ。  4 Æ‚ Æ‘®­’“€Ç。 țɨÊÀ µ ,‘ª«˔‰•¬–‚ƒ。   4 „,º “ ‚ ,­ “”š„, ”¨Ê ž,  “‚。  †µ,     0. 9 MPa ˜,‰ ƒ‡ˆ,š ,‰‚。               Fig. 3 3 4 3           process of loading and unloading   €¥、 Fig. 4  žŸ¡ž­“¦§„,¨© šª«。 ¬®‚• –,šŸš ,,šƒ¯° (4) : K = e + fp + gp2 , (4) :p———š,MPa; e、f、g———。 4   Effect of principal stress on permeability during ,   “”š„   。  4 , ±,­ 3 5 4             Effect of gas pressure on permeability during process of loading and unloading    €¥、šŸ¡ž­“¦§„,¨©  žª«。 ¬®‚ ,̺ ž—(5): K = K0 + ,K0 ,A,ω Ÿ v c A ω 槡π / 2 e -2 ( v - v c) 2 ω2 , (5) Š‹Œ。  5 。  5 ,¬® 安全科学与工程·101· 610 å æ ç è 2 , 534. 4 nm  , ,。    é ® ± ± ê 26 ë ä , ¹‰ÄŬ²š,š ‚›† ,¶£·Š¸ ( • ) „­ , , , , ,、 ‰Š,   ­€。 ‚ƒ 5 „ †, Gauss  ,‡ˆ,ˆ‰Š。 ‹‚ “„ÈЏ, ‡ƒ¶£·žº» ¸ÉŸʗ,ƒ¶£·ˆ‰¸ÉŸžŠ。 , Ž‘’、Š“­、€ “­”А。 ‚†, • Á¾¤ œ™¬Š¸ ÆÇ™¬。 À¶£·Š¸‚Œ„, † 3 6 Œ Ž 0. 006 0 ~ 0. 008 1 MPa / s ,–‚ •“—, ˜‰€™。 ƒ •„ 0. 008 1 MPa / s Ž555. 0 nm 。 †  ‡‰ ’š‚Œ„, ›œž Ÿ”¡‹¢£¤ , 2 ™ ¥,€œ¦§¨Ž©ª,§ˆ «, ¬。 –‚š“®,¡‹¯°Ÿ±² ,§ˆ ª’š€‰, ’。 „  ³ ,   š ´ “ ­。 ƒ   ˜ ‰ 0. 008 1 ~ 0. 012 4 MPa / s ,–‚ •“—, “­,µ¶£·Š¸,¶£·  Àš‚Œ„, –‚¶£·Š¸, º»Ÿ、 Ë̟、Í”Џ­Î˜‰Ï¡‹‚Œ„, НŒÑ€Ò°‹。 ‚•–Ó‹ ¿Ç›, ­¢ŽÌŸ ¥ Ô¿£Õ(6) : K = α( ae - bt ) + β( ce - dσ x ) + χ ( e + fp + gp2 ) + δ( K0 + A e -2 ω槡π / 2 Մ:α、β、γ、δ———‘ª。 4  ( v - v c) 2 ω2 ), (6)  œ¦§²,¯° ‹ˆ«, ¹‰º [20] »¶£·¡ 。 ƒ˜‰ 0. 012 4 ~ 0. 015 2 •‡, Öº»–‚Í”¤ ¥Æ̟“—¦§,  •‚Œ •“—,‹ŒŽ‹ 。 ƒ •“—­ ,ƒ§¼ ²ŒŽ€ 。 ƒ •‘‚ 0. 015 2 MPa / s , ƒרŒŽ‘’。 (2) •‡, Öº»–º»Ÿ MPa / s ,–‚ ½’“”‹,µ“—𾓠—§¿。           (1) “—“ V” ’‹,— •‹¿¨™。 (3)  ¥, —•Öº» ½’“”‹, •– “—  Gauss ‹。 ‹‚Œ Ž  ,  。 (4) ­Ù¢ŽÌŸ¥    Ž ‘ ’ 、 Š  “ ­ 、 €  “ ­  ” Š  Ô ¿£Õ。             。         Fig. 5 5 :  Effect of unloading speed on permeability : [1] “ ” •. À – º » — Ú [ M ] . ˜ ™: „ Û À Ü ® ±  š ›, 1992. ­• –,ÀÁ„ ( • ) Џ¶ [2] £·,œ’, ƒ¶£·º»€—² ˜。 Á¬‚’𾭐Ã™¬›œ ,ƒº»¬²€— ­ƒ¹。 šÀš ‚’,¾“„¯¿, Á’𙬠。 ¬š†™¬¯¿”™¬›œ ·102·安全科学与工程 DIAZ A M B, GONZALEZ N C. Conrol and prevention of gas out bursts in coal mines, RiosaOlloniego coalfield, Spain[ J] . Inter national Journal of Coal Geology, 2007, 69(4) : 253 - 266. [3] œ©ª. º»Ë±[ M] . žŸ: ݶÜš›, 2011. [4] «¬®, ¡­¢, £¤¥, Â.  ÞƒÖº»› Ÿ±”º»¡ßרàá[ J] . ›âŸ±ã¶Œ± ä, 2011, 30(1) : 68 - 77. Ð6 Ñ ° ±,‡:À - — - ¬˜™š›Šžƒ [5] . [ D] . [6] .    : [7] [8] . ‚ƒ„   ‰   [ J ].    2393, 2398. [9] [10] [11] [12] [13] [14] † €,  ,  . Š‚ [J].  ‹ , 2012, 31(2): 303 -310. •‰[ D] . Ÿ: Ÿ , 2011. ‡ ¥, ƒˆˆ,  ‰, ‡. ¦’§ ±, ‡. ™š¦’§›œšžŸ ² ³ ´   [ J] .    ‹ , 2014, 33 [18] ”•–, °  [J].  ‹ , 2015, 34(S2): 4216 -4225. ±, — ¢¤¸¥ ˜, ‡. ™š§·š› œŠ[ J] .  35(10) : 1954 - 1964. “”  ”•–, ° ±,  ‹ [20] «“¯¤¸ ¥œ‚ [ J] .   œ‚ ¦, ¬ ²¶ , 2016, ¦, ‡. §¨¨©ª¢ , 2016, 35( S2) : 3458 - 3472. ¢£¤ [J].  ‹ , 2006, 25(S1): 2963 -2968. , ”•–, ° ±, — ˜. ¡¢ 90#µž‚²¶£¤ œ‚ƒœ ‚ž ­€, ‚¡, ƒ„ , ‡.  ˆ† ˜, ° ‹ [17] [19]  œ‚ž‰[ J] .  ”•–, — , 2011, ¥, ƒˆˆ, ‡. ¬®¦’§¯’“ (9) : 1791 - 1797. •‰[J]. – , 2011, 36(12): 2039 -2042. . —˜™š›Š ‘, ‡ ‚ „ˆ , 2010, 31 ( 8 ) : 2389 -  ,  , . ŠŒŽ‘’ Ž 2014, 33(10) : 2138 - 2146. [16] , ‡.  ‹ 30(9) : 1848 - 1854. [15]   , 2006. ,  [J]. ­€ , 2002, 17(4): 28 - 32. [ D] . :  , ƒœ‚ª«ž•‰[ J] .  , 2012. :  611 ®, ƒ ‹ ¯. °¹©± ƒžª«[ J] . º»¥€¼ , 2016, 26(1) : 21 - 24. œŠž‰[J]. – , 2012, 37(9): 1493 - 1498. ‡ ¥, , ‹Œ (  , ‡. ˆ¨¤©  ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 (  600 ) [ D] . :€¼ : [1] [2] [3] [7] °². ³´ [ D] . :  [5] [6] , 2013: 1 - 12. ¶¿·¼¸ [8] ¹º». ¼½¦Àµ„ [ D] . ¿À: ¢€€¼ Á ¼ [4] µ½¾„  , 2006. ™„½¾ÁžÂ Â. µ¼À¿·¼¸[ D] . : € µ¼½¿·¼¸[ D] . : [10] , 2006: 1 - 60. €¼ , 2012: 1 - 51.  , Ä Å, ÄÆÇ. ™¿·¼¸Ã“ ” È É £. ÊËÌ Î. µ¿·³È¼¸ [ J] . –¼¸, 2014, 33(04) : 118 - 121. Ï Ð, Ñ »¥€¼ [9 ] . à ÍÂ, Ç€, ° , 2013: 39 - 52. Ò. “ ” œÄµÉ „[ J] . º , 2016, 26(4) : 358 - 361, 377. Ó ÔÕ, Ö . FLAC / FLAC3D Ê  ‹ • × [ M] .  Ï ¼¸, 2015, 43 (10 ) : : Ò­ËØ, 2013. Ð, Ñ Ò, ³Ç», ‡. ÌÙ̀‚ڜĵ ÎÆÏ½¾¼¸[ J] . –€ 51 - 55. œÄµž›[ J] . 2010,15(6) :46 - 48. “ ” ÅÆÂœÄµ¿·¼¸ (  ) 安全科学与工程·103·  27  5  Vol. 27 No. 5          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  9   -  ,  - ,  , (  ,  ": -  ,­€‚ƒ„ ,†‡ˆ ‰Š ! Sep. 2017  ­ 221116)  - ,  。  ‹ 120 min ŒŽ ‘’­“。 ‘ƒ — ˜™š›œžŸ¡¢£¤¥¦。 ˜™§¨:   ©‘œžª 1. 27% ;«¬’®¯° ± —  ©‘œžª 1. 34% , ² ”•–” ³©‘£¤¥ 2. 33% ,Ž ÁÂî。 — ´“µ¶·¸。 ¹º»± — ˜™ ¼½¾¿Àˆ #$%:;  — ; Ÿ; ; œž doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 004 &'()*: TD712 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0462- 06 +./01:A Desorption law behind drilling coalgasmoisture coupling Luo Xinrong, Yang Huan, Li Mengkun, Ding Zhen ( School of Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China) Abstract:This paper introduces desorption law behind drilling coalgasmoisture coupling. The de termination of drillings desorption gas volume, using pressure air slagging method is a simple and rapid method reducing the amount of gas loss. The coupling trend of the coalgasmoisture complies with the logarithmic equation within 120 minutes. The study involves error analysis and uncertainty evaluation of single coal sample and plurality. The results demonstrate that the relative error of gas content of coal sam ple is only 1. 27% ; the relative error of gas content of coal sample based on statistical data is only 1. 34% ;and the relative expanded uncertainty of the measuring error of the total gas desorption amount is 2. 33% , adequate for the requirements of engineering practice. The research could provide a theoretical basis for the reliability of coal gas content determination. Key words:drillings; gas content; moisture; desorption law; errors 2345: 2017 - 04 - 10 6789: €‚ƒ„ †‡( U1361102) :;<=>?: ˆ‰Š ( 1957 - ) , ‹,  Œ Ž‘’ “,” •, – — ˜ ™ š, › œ ž Ÿ:  ¡  edu. cn。 ·104·安全科学与工程 ¢ £ ¤ ¥ ¦  §, Email: aq204 @ cumt. %$#,¨:)€, - '4 & 0   - ¥—Ö× µ, ˆ \ å æ ç â Ú è  é ê ë â, AQ / T 1065— 2008《 ), ¥—ÎÏÐÑý³ 》 [15] ˆ\  ,, , 、 、  - , åæçâ,´¯µÐ¶·¸¹µ,ùĎ® [16 - 17] 。 »‡«¬é  ú©º´¬  - 。 ¼½,¾Õ¿ÀÙ)€, - Ö×。 ­€‚ƒ„ †‡€ˆ‰, Š‹ ŒŽ€‚ - ‘‚’“ ”•–—˜™š› 1  1 1   Ÿ¡’“, ¢ £¤—˜ / ¥—¦§。 œž Joubert ¨ [1] ’©ª«¬ƒ®, ¯° ±²³´µ,¶·¸—˜¹º »¼ [2] ½ ¾¿À。 ÁÂà «¬ÄÅ ÆÇÈÉ [3] ™Ê–²³´» 2% 。 ËÌͨ «¬  ¥—ÎÏÐÑ,Ď²³´»2. 35% 。 ÒÊÓÔÕ¶ - ¥Ö׋ØÙ ©ªÚÛÜ«¬,ÝÅ Þßàªáâ,ãäå æçâ、 èéêëâ、 ìíâ、 îïðâ、 Îñâ ¨。 R. M. Barrer éòóôõö¶÷­™—˜ ‹ØÐÑ,™øù—˜Ú¥—úµû [4] üýþÿ~。 [5] ÒÊ}|{ V 2s [18 - 19] ,Á§ÂË@³‹Ø¥—± ý³ÄÅÆØ。 쩪‹ @ý³‹\*É)€Á§Âó, ±²)€ÅÇ ²Ðѝ Ȳ‰@,É)€ÂÅ,ÊËÌÍÎ°Ï @Ð,ÑÒ@ÐÇÓÊÔÕ@Ð。 ‹ @ÖÓ@Ð‘×ØÙ¥Ú»‹Û@Ù。 µ,Ü݋@µû、 ‚¦、 ‹Û@Þ›œß µû,à¶@áâ©。 1 2  *Éڂã(ô¥— ÐÑ‹\ÂÛ ØÙ³, ¥—ÐÑËäú@Ð岿ç 1。 è\éŠóüÖê»:ë 0. 1 g,¹ìò ’©ª«¬ÎÅ ò 1 000 cm 。 ðý³Ð¥— òóíô、±õýÅî¦。 [6 - 7] t≤  0 ≤槡 ੪«¬  - ¥— [\]^_î`@Ú?>= ;:Ö×µƒ®, /µû;:Ç <@«¬ ÈÉ,àªáâ。 P. G. Sev enster ¨ 463 ¥— π [8] µûʍåæçâ。  D 槡 6 000 g,íîò 0. 5 g;ÐÖê:¹ì 3 ”ññ »åæçâ、 ìíâ、 Îñâ t .ò 0 µ, [9] ¥—ò。  ¨ ¶ ¥—ñƒ®, åæçâ ° 20% , ¶ñâÅ ,  7. 94% 。 ð¨ Å 7 @‹Ø¹ [10] ¶¥—©ª, ­§É ƒ®¶ñáâ Q t = Aln t + B ¦€‚@ ¥—ƒ„。 †‡ ˆ‰Š`- 11 ‹ 、 Œ Ž 32 ‹ ‘±@»«¬¶’,‹Ø¹ —˜ü“ [11] ­§É ¥—©ª, ƒ®”¶ñ¥—Ö×。 [12] •–—¨ ž     «¬ü˜™Úš› œÚ ¥—ŸÚ¥—Ö×, ƒ®åæç âÚèéêëâ¡¢¥—µû£¤ [13] ¡¥¼í¦。 ¨ «¬ ¨- 15 © @ -  - ¥Ö×, »åæ ç⍪«µû¬/ÇÈÉ® , ª«µû¬¤ÇÈɹ。 ¯Ò®ØÒ+ϰ GB / T 23250—2009《  *ɱ²ÐÑý³ 》 [14]   Fig. 1 1 3 1        Measurement device of coal sample desorption gas flow by weighing method  ‹\ÂÛ³ÐÑ¥— —ÐÑ©ªËäæç 2。 。 ö @¥ ¯@ÐÅìò 1 g / min µ, ÷Þ@ Ðø,‰Å@ 200 g ØÙ( íùŽ 0. 1 g ) ,ˌö úûüÊ。 Éûü;ö ú½, ø½ö ú øŠ,àýþ­ø。 Éö úûü½Å€\ ÿ=~}ú|‹€å²。 ÜÝéŠóü Ÿ{ñàä 0。 [\ö ú (3 ~ 5 min) Ú]^, 安全科学与工程·105· 464 ° ± ² ³ ´ 5 min, Table 2  0 ( g / min) 。  , Q3 ,  X3 = Q3 / 200。   Fig. 2 1 4 2   ,  - [20]  Minimum pore size of water entering coal sample ¦¬ θ = 120° θ = 150° 0. 10 MPa Ž‘ 1 435. 97 2 487. 11 0. 74 MPa ¦ 192. 69 333. 74 6. 25 MPa ¦ 22. 81 39. 51 8. 00 MPa ¦ 17. 82 30. 87  ‡˜®¯ › °  r = - 2 γcos θ / p, :Q———t ² (1) Q t ———t ² :r———­€,nm; £’ ´ p———,Pa。 q0 ———  -  -  r / nm  †€‚‡ ˆ ≤10 „‰ Š > 10 ~ 100 ‹ŒŽ„‰  > 100 ~ 1 000 ’“”“ > 10 ~ 10 •–”“ ƒ 3 ‘   † > 10 5 q——— ·¤,cm / min; t——— ,t = t0 + t1 ,min; 3 ·¤¸,cm / min; 3 ¹º› 1432(1) €¥»¼ - 900 m 11 ” 2 。 ¨© Excel Šª˜¨«, 3 Table 3 ›, Desorption gas data ”“„—“ (1) ˆ™‰Š‹  2。 Œ 0. 10 MPa œŽ‘ ‰Š‹  1 436 nm ¢£ •–—。 Œ 8. 00 MPa šŠ€  žŸ’,¡ ¤“, ”¥ ¦’,‰Š‹ ·106·安全科学与工程 ‹ŒŽ„‰ ¬  2. 605 £’ 0. 392 µ¶ 0. 347 ¿‚ 0. 698  4. 040 ® 6. 590 šŠ Š˜§ 17. 82 nm, ¨Š ©ª,™” ¾ 3。   ‡˜ «š–—。 # œ ¬Ÿ˜  3, ¦Ÿ¡ § 1 548 g,½•˜ §    5 ,cm3 ; t1 ———,min。 Pore classification and characteristics of  ´ ,cm3 ; t0 ———µ¶,min;  coalgaswater ,cm3 ; ´ Q0 ———£’µ¶ ,( °) ; (2) Ÿ³ γ———‚­,N / m; θ———ƒ„ Ÿ¡¢ ( ” Q = q0 ln(1 + t) ,   Q t = Q - Q0 ,  q0 dQ = q= ,  dt 1 + t  -   ˜, œž ± 2 h ¢“ ): , 、   1。 Washburn  Table 1    1  r / nm 2 crushed desorption , · 27 ¸ ¶  Measurement experiment system of coal samples  µ  、。 2 µ ¦:£’ ®¯µ¶ 。 cm3 / g ´µ¶,·:Ÿ¡¸ -  - ¹º ²4 ³            3   2  4、5   ­€ # Regression curves of desorption gas of 2 # drilling in ƒ „ ,  。 . 4、5 Dingji mine - 900 m 11 coal seam † † 5€‡, Table 4 &' š› 6。  1432(1)  11   Regression analysis results of Dingji 1432 (1) 11 transport along headon coal sample under different periods desorption data  10 min 7 ,  †, 4 2,&'™3  3 ! , #10、 ‡ 00‡‰Š‹Œ、Ž‘、’ “”•、–1—˜ 4  /ˆ, ƒ&'  3 1 。 $%-‚, ƒ&'  - 900 m 11  2  Fig. 3 3    R &' 2    (,R )* 1,+)   30、60 min $%, ( X0 ) , 5。 ,   465 ,  4;    š›  60 min  30 min $%8 $%  $%  $%   Q t = q0 ln( t + 1) q0 = 0. 170 7 0. 999 4 q0 = 0. 176 1 0. 999 6 q0 = 0. 181 7 0. 999 2 Š‹Œ t Qt = k 槡 k = 0. 092 3 0. 996 6 k = 0. 076 7 0. 994 9 k = 0. 069 0 0. 992 3 Ž‘ Qt = ’“”• Q t = V0 ( –œ— Qt = ABt 1 + Bt  Qt = V0 (1 + e - bt ) b V1 = 0. 123 4 V1 1 - kt t 1 - Kt k t = 0. 911 1 (1 + t) 1 - n - 1 ) 1 -n V0 = 0. 162 8 A = 0. 675 2 V0 = 0. 032 7  0. 967 0 n = 0. 898 9 A = 0. 732 1 0. 948 3 B = 0. 038 3 V0 = 0. 020 9 0. 840 4 b = 0. 076 2 Table 5 V0 = 0. 128 1 0. 857 5 B = 0. 070 6 0. 968 2 k t = 0. 849 7 0. 888 5 n = 0. 990 1 5 V1 = 0. 105 4 0. 892 2 0. 919 0 b = 0. 042 5  V1 = 0. 106 7 0. 970 3 k t = 0. 853 1 V0 = 0. 027 2 0. 939 1 n = 0. 502 6 A = 0. 771 7 0. 944 4 B = 0. 029 1 V0 = 0. 016 8 0. 918 6 b = 0. 031 5  Logarithmic regression analysis of coal samples  10 min  60 min  30 min X0 / cm3 ·g - 1  X0 / cm3 ·g - 1  X0 / cm3 ·g - 1  ­ž 1432(1) 9:Ÿ3 11  1 Ÿ¡ 0. 257 1 0. 998 7 0. 278 4 0. 999 9 0. 293 6 0. 999 4 ;€‚ 1414(1) ¢<ƒ=£ 3 # Ÿ¡ 0. 126 6 0. 998 9 0. 148 5 0. 996 5 0. 167 0 0. 993 9 ­ž 1432(1) ¤£„ 0. 316 1 0. 999 4 0. 330 3 0. 999 6 0. 346 6 0. 999 2  # 3 2  11  2 # Ÿ¡ ­€‚ [21] †‡¥€¦§¨ ž - 900 m 11 ‰ 2 Ÿ¡ # 0. 039 cm / g, 3 ¦Š>€¦1‚ ,‚ˆˆ­  Š>€ ¦ 0. 97% 。 ‹;?ž、 ­ž‡‰ ©ª,«†‡¬‰ 6  7。  7 ; V 2,„°°  Q z  ­®¯ ±;v 2,°±; Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ#Œ 2,、 ­ 2,、Ž‘˜Ž‘ ’ƒ 2,。 安全科学与工程·107· 466 › œ 6 Table 6 ž Ÿ ¡ ¢ £ £ ¥ 27 ¦ ¤ 1432(1)  1432(1) coal seam gas content measurement data t0 / min  X / cm3 ·g - 1 X0 / cm3 ·g - 1  / %     11  1 #  6 0. 297 0. 320 0. 610 2. 821 1. 562  11  2 #  5 0. 444 0. 315 0. 988 2. 699 1. 369  11  2 #  5 0. 347 0. 392 0. 698 2. 605 2. 865  11  3 #  6 0. 390 0. 360 0. 807 3. 505 1. 841  11  3 #  6 0. 416 0. 330 1. 054 2. 298 1. 429  11  T5  9 0. 154 0. 098 0. 839 2. 813 0. 832  11  T2  17 0. 252 0. 094 0. 288 3. 560 1. 680  11  T9  9 0. 177 0. 092 0. 852 3. 829 0. 907  64 #  11  T4 10 0. 083 0. 057 0. 320 1. 712 0. 634  64 #  11  T14 12 0. 035 0. 016 0. 206 2. 300 0. 408  1 #  11  T101 9 0. 196 0. 150 0. 140 2. 852 1. 839  1 #  11  T106 13 0. 267 0. 208 0. 138 3. 061 1. 002  2 #  11  T102 10 0. 286 0. 118 0. 197 2. 491 2. 249  2 #  11  T104 13 0. 260 0. 137 0. 179 2. 491 1. 971  12 - 3  10 m 11 - 2  T126 8 0. 185 0. 134 0. 332 2. 812 2. 243  12 - 3  15 m 11 - 3  T124 10 0. 200 0. 147 0. 430 2. 571 1. 143  12 - 3  26 m 11 - 3  T123 9 0. 177 0. 227 0. 267 3. 961 1. 274  12 - 3  41 m 11 - 3  T128 11 0. 130 0. 105 0. 192 2. 761 0. 789  12 - 3  58 m 11 - 3  T127 9 0. 155 0. 095 0. 338 2. 765 1. 057 7 Table 7   Comparison of error and uncertainty of single coal sample and multiple coal samples    1. 34% ,  2. 33% ,。  4     Q z / cm3 1. 843 1. 038 8. 129 4. 690 t0 / min 0. 500 0. 289 0. 500 0. 289 Q0 / cm3 5. 487 3. 183 19. 590 11. 325 Ⅰ 5. 863 11. 325 19. 279 11. 378 Ⅱ 3. 704 9. 138 10. 810 5. 536  Ⅲ 4. 342 3. 537 11. 812 6. 555  Ⅳ 8. 970 5. 630 10. 166 5. 279 Ⅰ 0. 004 1 0. 008 1 0. 008 1 0. 007 9 0. 002 6 0. 007 5 0. 004 5 0. 003 3 V / cm 3 v / cm3 ·g - 1 Ⅱ  7 ,   1. 27% ;     ,  -  -   - ­ - €‚ƒ„。  - 0. 004 9 0. 005 7  0. 045 0 0. 058 0 0. 051 7 0. 046 0   0. 045 0 0. 059 0 0. 052 8 0. 091 7  / % 1. 27 3. 82 1. 34 2. 33 ·108·安全科学与工程  。 ‹, Œ  †‡ ˆ‰ 120 min Ž ‹。 ‘ ­€ ’“”‚•, ­€ƒ„ 0. 001 9 Ⅳ - ‚†‡ˆ‰, Š †‡ 。  0. 003 0 Ⅲ    –— 。  1. 27% ;  1. 34% ,  2. 33% , 。  ­€ ˜ Œ™š ÇÈÉ,¦:¹Á -  - “”€†‡ Ë4 ¯ ‚ƒ„, 2012, 43(1) : 1 - 4. : [1] [2] [3] Joubert J I, Grein C T, Bienstock D. 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School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Xinli Coal Mine, Qitaihe CoalMining Group Co. Ltd., Qitaihe 154600, China) Abstract:This paper is concerned specifically with investigating the law underlying the gas migration in stope of lowcoal seams subjected to initial mining operation. The investigation builds on the targeted analysis of gas emission occurring in 90 # work face of Xinli mine, the determination of key parameters on the stope, and the subsequent use of numerical simulation and field measurement. The study points to the effect of air leakage mainly on the distribution of gas concentration in lower goaf; the occurrence of goaf gas accumulation in the lower area of floor crack and fracture zone nearby airreturn way; and the pres ence of gas accumulation in upper corner due to the combined interaction of highconcentration gas esca ping from goaf and freshair flowing at a lower rate over upper corner. The field measurement verifies the reliability of the research conclusion. Key words:gas flow fields; stope; lowcoal seam; gas migration; goaf ²³ ´µ¶·¯²³¸¹、 º »、¼½¾µ¿ÀÁÂ、²³ ¬ÃÄÅÆÇ ÈÉ。 ÊËÌÍ ÎÏÐ,¼ÑÒ¹ÓÔÕÖ,ר ÙÚÛÜÝÞ¹ ÛÜ , ßà¼áâ ãä。 –—傿çè®éè² [1 - 3] ,êë²³ –—ìí ³ÛÜ îï。 ²³ðñ¸¹òó, ²³ ´ µ¹ôõò,Ê´µö÷øùú¯ÛÜ,ûü [4 - 5] 。 ýþ±ÿ~}|{[ ÎÏøÛÜ´µ ( CFD) \]^_éÏ `@, ?> ­Ü„ 2345: 2014 - 04 - 30 6789: †‡ˆ‰Š‹ŒŽ(51274267) ;‘’“”•–—ŒŽ(11513098) :;<=>?: ˜™š(1974 - ) ,›,œž‘Ÿ¡¢,£¤,¥¦,–—§¨:©ª、«¬®¯°±,Email:zhangjin - 0067 @ 163. com。 ·110·安全科学与工程 Ð4 ú  90  ,  。 1 # 1 Table 1 Setting mass of gas fountain À‹” / % ( m ·min 3  、、   ­€。 、 ‚ƒ„ †‡ ;’ “‚ƒ„ ˆ‰Š,‹ŒŽ‘ ”Š,•“–—˜™š›œ žŸ¡¢£ ¤¥。 ¦§,¨©ª«¬ ™š。 ”–®¯°± ²³´µ–¶·¸¹º», •¼–½‰ ¶·¸¹¼‰–¾¿°±、 À° ‚ƒ„ ±、£À°±、Ÿ°±Á。 ÂÃÄ ÅÆ®¯°±Ÿ¡, Ç¥¹ÀÈ É¾¿°±“, ʱݱ ,¤®¯°±– [6] Ê 。 ( ρ) + div( ρu) = div( Γgrad ) + S, (1) t “:ρ———‰Ë; Γ———Íš; t———; “ Si = - 3 04 1 862 5 × 10 - 5 àá˜â 32 9 4 83 ™š›œÎž­ 33 9 4 98 4 227 3 × 10 - 6 Ÿ¡ž­ 12 4 1 81 1 2 1 3 ÀÈÉιÀ ·­¸¹–À€‚ºƒ: ¼¶·¸¹ÅÆÂ¬®¯°Î±, ² ³¶·¸¹¼·­‹´³·­–µ¶Î”†ƒ ·Û¸¶。 ¹­€€ƒäÎ×Òº› œ, ¼¶·¸¹–»¼Ý½¾ˆÎ º,¦² ¼¶·¸¹–”†¿Ö¾ –Àš ˆ º 。 ÁԆ¿¾ˆºŒÂÃ, ºå æäÛ,§,ç“ÄÅÆ ˆÙÚ。 ¾Ǎ– ɀž­ “ O” [8] ÊŠ , Ë žÎèÍΡ‚ƒÀϞéê, Ü㥠# ëì 90  ¶·¸ ] ¹ÐÑ͚¾¿ŸÒÀš, ß (3) 。 íÊ Blake - Kozeny Ó Ôî¥ ծ֖”†ƒÍ š Kp v j ———Ô x、y Î z °Ñ–˟À; C2 ———‡ƒˆÒ͚,C2 = 1 75K p / (1 - K p ) 3 。 (2) “,‰¼–ÐÉ ƒ€‚É, Õ Darcy ¬,Š‹–Ö×Ҍˎؖ ƒ€‚; Ðɇƒ€‚É, Š‹–Ö”“–À €‚。  žÙÚÎÛÀÓÜݒ, ™ “Ç¥Þȋ”,•–¹ÀÈÉ,ß [9] 。 ε p ( x,y) = (0 661e (2) | v | ———ËÑÀ–Ó; Ì 1。    10 -3 - 0 028x + 1) (1 659 - 9 058 × y + 4 753 × 10 - 5 y2 ) , Kp = K p ———”†ƒÍš; ċœ‘·  1 232 0 × 10 - 6 £ãÓµ, §³¨½‰©ª£ãä× [3] «½‰–©ª°± 。 “:S i ———Ð i Ñ( x、y „ z) –ÀÈÉ; μ———Ò Ë͚; 1 1 2  9 826 1 × 10 - 7 œ̑ 1 μ v j + C2 ρ | v | v j , Kp 2 [( ) ) ( kg·m - 3 ·s - 1 ) 20 8 È ÈÉ。 1 1. 1  ÌÏ ¹ÀÈÉ /  [7] ——— ÊÀ,̹À m、 Ë ( u、v、 w) 、Ÿ C i Á; S———È É,   -1 Îàá˜â½‰¢£ã¤¥– k - ε Óµ, ™š›œ、 ž­Î× ¦¬½‰    Ç¥Ÿ Ç¥À / —– 1 1 349 ûüý,Á:þúˆ–‚ƒ (3) D n3 × , 150 (1 - n) 2 2 p (4) “:ε p ( x,y) ———  ÐÑ͚; D p ——— Õ®€‰–רïÎ Ù Ú, Û 0 01 ~ 0 20 m; n———¶·¸¹–·­¿,Û n = 1 - 1 / ε p 。 2  2 1  ðñòóôõëì 90  ÜÝö 12°,Þ 1 1 m。 ßÑ÷ 687 m,Ý # à÷ 197 m,øùá 87 ˆâ 79 m,øØá 91 ˆ â 4 2 m。 ÙãΠ0 82 m –äåæçè # # 安全科学与工程·111· 350 ¬ ® ¯ ° ± ² ³ ³ ; 7 4 m ;  ,, 4 5 m; 91  # ,  2 7 m。                ,   980 t, 。  1 018 m / min, 3 2 2 2 2 1  2 m, 14 66 m3 / min。 ^_  ­。 €‚†‡ƒ „ „ˆ‰Š Fig. 2 ­€‚ƒ 。 Ž 1 †‘‡。 ‹Œ    IJcd([ef Distribution of gas concentration of stope  3 1   3  '2    24 µ ´ ghiIJcd([ Ž 3a ~ 3c ̧ÍÁÂà 5、22、37 m  ™ŽŠÎ。                                              \<]^`ab^_ Physical model of simulation face     ˆ, ‰Š‹Œ”•–— ’“ 、 ˜ Ž ™ š›œ;    €‘’“”•ž  Ÿ – “ ”、 Ž ¡ ¢ —, ¡  293 K;‘’£ Œ¤¥¦§¨、 ©‘˜ª‘;  Ž 1 ŒºŸ– x ÅÆ °Ç  °ž¥  ž´¢‘’™ ¶·¸¹。   °©ÁÂÃÄÀ,  “ª,y ÅÆª,z Å « Fluent 6 23 ɹ ·112·安全科学与工程 ʉŠ‹, ‘‡ š‹˨Ž 2。        È。 ( Ž 1) ™    »¼§ƒ, ¨¦ 1。 ½¾¿À‹   °  ² 2 83 m / s; Ÿ 3 £Š,¤¥¦µ‚¥¦   †‡€¯›œ˜‘‡,  ¡ž,³ - 27 Pa;     ™š•–«¬¥®›œ。 ±ž¥²±ž,           2 2. 2 '1      Fig. 1  Fig. 3 '3 jklmnojpCIJcdqrs Contour maps of gas concentration at different distances from openoff cut ž4 Ÿ ¡¢£,  3 , x :  0 8 ,   , 。 ,   351 :¤¥Ÿ¦§¨©ª  ,  。   ,  4a ~ 4e         - 4 0、0、1 0、 3 5、11 5 m   ­ 。   z   : - 4 0、0 m  ,  ­, €€­;1 0 m  ‚€€­, ‚ ;3 5、11 5 m   †‡。 ˆ ƒ  5a ~ 5c ˆ‰ 15 5、35 5、95 5 m  ­。  y :  Žˆ‰› 15 5 m  , œ›‘ “ 、 、” ;’ƒ 15 5 m  , œ›‘ ›,  „ žŸ ; ƒ 95 5 m   ‡,•– ,  0 8。 ˆ‰ › 15 5 m  “—˜¡,‘š Œ”•,–¢šŒŽ†’ ‡。 ƒ„    、„ ‰Š‹ŒŽ­Œ Ž;‘ƒ†’‡ŒŽ“ 。  ”‰ŒŽ,  •–, Š—˜‹‰ , ‹ ˆ‰ ‰  „     ,™ ‰“       šŒŽ†  ’‡。                                                                                                      '5   3 2                      Fig. 5           jxyznojpl]CIJcdqrs Contour maps of gas concentration at different distances from intake roadway                                    ' 4 jtuvwnojpCIJcdqrs Fig. 4 Contour maps of gas concentration at different distances from floor of coal seam \<]{x|yz}~IJcd([ —ˆ‹‰£ ­ 6 ¤¥, 6a ˜ˆ‰£,  6b ˜‹‰£,  6c ˜ 。  6a、6b,  x , œ™¦  , ™ 15 m ,  §› 0 01,š ˆ‰    ,›„ •–。 œœ™ ¦‚•, ¢ 0 95, 安全科学与工程·113· 352 ´ µ ¶ · ¸  ¹ ¹ ² 24 » º -,  ,  。   140 ~ 180 m 9, ‘ ,£ 7 •„  y ¤’ - 10 Pa ¥, :‹5;<。 = , ) 15 5、35 5 m   ,  y <–“>  –, Ÿ¡¦ >?ާ, 5  ” 。 ; .,/ 。    6c  ,­€‚&0+,# ƒ, y > 150 m „0(,   †‡ˆ‰, 1 0 065,  (。   ”ƒ•¨, ‘‚¥‚ ©@ª–—–€‚, ­ ˜¥Ž 0 1 m / s, ¡«‚ §† ,¬®¯°。 , ‹ ŒŽ€‚3‘(45。     2­           Š              7 Fig. 7         4                 11 5 m  Streamline and contour maps of pressure at z = 11 5 m apart floor of coal seam      ‘­€‚˜™š›œ •‚žAŸ±”, Ÿ±š›—B      8、9。 ¡‡              3 3          goaf around intake and outtake      Fig. 8 8  ­ Arrangement of extracting boreholes  І  678’ , “”­ 。  6c €€‚ †  , †‡ˆ‚1 0. 065;  5 €• y = 15 5 m ƒ„  † ;  3 ~ 5 €• y > 95 5 m、z > 30 m、 5 ≤x≤37 m †‡ †‚† 。 ‡­ 11 5 m –ˆ—˜™ˆ。 , 𛕉 œ‡#ƒŠž,­€‚ “ U” ‹Œ,Ÿ¡     Contour maps of gas concentration of work face, 7    Fig. 6    6           ‰ ŠŽ¢‚, . ·114·安全科学与工程 Fig. 9                       9 €‚ Gas concentration of extracting boreholes # # 𢐲¢£›³C,4 、5 ± Ò4   0. 55,  6 、7  #  0. 40。 ,  4 # #  25 14 m、  14 54 m,5   20 09 m、  11 95 m,  # ;  6#、 7#            16 73、11 71 m, 。    5 353 ¿ÓÔ,´:¾ž©ª«¬ 。  : [1] , ‰ , . ¨€ ©ª«¬Ÿ¥ ™š[ J] . ®¯ °°±: ² ³® ° , 2010, 25 ( 2 ) : 6 - 9. [2] , , ­, ´. µž«¬ ™š[ J] . ¶·¸¹°±, 2012, 29(4) : 581 - 585. [3] . ¨ºŠ»€‹Œ‹©ª«¬Ÿ¹ ¼Œ[ D] . ½·: ½·®¯°, 2009.  [4]  ‚ƒ„,   ,‚  、„ 、† [5] (2) € ,‰Š‹ŒŽ‘ˆ  „。 (3) †“”•, ‰€ — Ÿ¡ ¢ ,† ˜ £ ’. €  ¤¼Œ [ M] . ÄŜƞž£«¬™š[ D] . –—: „Ç ¶È°, 2010. [8] ŸŽ¡, “É¢, £¤. Š»µ¥¦”µ•Ê Ë™š[ J] . ¶Ì‹Ãͤ, 1999( S1) : 44 - 46. – ˜†“Š€‚ 。 Œ (4) ƒ™š›œ, ž › «¬ Ÿ†“¥º“ –—: ˜™°—š, 2004.  ­’ . € ”•. ÁµÃ°: CFD Ž‘ [6] [7] †   ‡  ˆ   € Š‹Œ, ¿ŽÀ, ‘’ [ J] . ¶·¸, 2007(11) : 13 - 14. ,­€ ƒ 。 ˆ. ¾€ ™š[ J] . ‰°±, 2011, 36( S2) : 440 - 443.  (1) ,  †, ‡ „ £¤¥ ‡¦ˆŸ§。 [9] ERGUN S. Fluid flow through packed columns [ J] . Chem End Prog, 1952, 48(2) : 89 - 94. [10] § ,– ¨, –©¡. ª¶ «Ì¶Η«¬ Ÿ¡¬[ J] . ÏÐÀ®¯°Ñ°±, 2013(2) : 115 - 119. (   ) 安全科学与工程·115·  27  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  7   Vol. 27 No. 4 July 2017  1  , 2  , 3   (1.  ,  150022; 2. ,  150022; 3.  ! ­€( ‚ƒ) „ ": †‡ˆ‰, ‚ƒ 100083) 。  ,  †‡ˆ‰†。 „ †Š‹ŒŽ‘’“”•–, — ­€‚ƒ„ ˜™š。 ›‰†œžŸ¡¢£ˆ•– ¤¥,—‡ˆ¦¦™š,§’¨©¤¥• –ª«‡ˆ¦™šª«¬®。 £¯°’±²: ›‰†‡ˆ³˜´µ、 ‰†¶« ”·。 #$%:; ‚; „ †; ¦™š doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 04. 007 &'()*:TD712. 5 +,-*:2095- 7262(2017)04- 0354- 05 +./01:A Study on factor spacebased prediction method of coal and gas outburst Liu Haitao1 , Hao Chuanbo2 , Fu Gui3 (1. Graduate School, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. College of Resources & Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China) Abstract:Coal and gas outburst are governed by the underlying mechanism. As a response to a com plex nonlinear relationship between influencing factors, this paper proposes the prediction method of coal and gas outburst based on factor analysis in factor space. Factor analysis method capable of using the ex isting data and thereby extracting the causal rules of outburst works by using measured data of the typical mine as the sample for analyzing, calculating, and extracting the inference rules introduced by the pre diction, and using other sample data to predict the inference rules to verify. The practical application shows that the method could provide a feasible and accurate prediction of coal and gas outburst. Key words:coal and gas outburst; factorspace; factor analysis; prediction 2345: 2017 - 05 - 15 6789: Š‹ŒŽ‘’“(51474099) :;<=>?: ”•–(1975 - ) ,—,˜™š›,œžŸ,¡¢,£:­€¤¥ˆ‰,Email:LHT1881@ 126. com。 ·116·安全科学与工程 #4 ! 0  012,¥:Ý€% # i Ǝ # j % ”•,„Í@` 1 2 n ˜Ê`,–£ ( U;f ,f ,…,f ;g) 。 ˜Ê` #  ß@Ǝ  [1]  。  , Ž‘”•–—˜ 4 ™, š: ›œž–Ÿ¡¢、  –Ÿ£¤ ¡ ¢、 ¥ ¦ § ¨ £ ¤ ¡ ¢ © ª « £ ¤ ¡ ÀĦ¸、 ÅÆǸ、 ƒÈə˜Ê¸、Fisher Ë [3 - 9] 。 Íη¸ϛÐÑ©Ò Ó³ÔՉµ¶ Ž‘Ö×。 ¶,àáâ ã¤ä’ åæÄç,èé Ħ êë,ìíîï §ðÖ²ñ 1 ÷ø,áù 1982 ý,þÿ~}²Ý€Ç, ìí §ðÖ²Ý€|{, [\®]^ ³_Â`¸ ĦÇ。 ïÂ@˜Êª« ? îï >,˜Êíî —,=íî²<´;: /.[-,+。 *@)ƜÙ@('/ .,—Æ& ˜ÊÞߪ«,­@/.› , ”íî ´ü('。 [10] ('݀Ý€ Ý€Çïíî) [11] 。  @ ˜Ê¸ 。  \Ɯ”Ý€ Ý€ Ç, ‚ƒ。 •@ ‚  g ˆ 1 2 ­•,€‚,ƃ’ €Î f ,f , …,f n ,„ †。 ˜Ê¸ $ ‡ •‚ƒ。 ù‰$  —˜Ê`Š?Ħ‹ë·¸ÌŒÒ òó。 1 1 @\Ǝß、\ †‘ m ß n ‘ `,’‘­• g, `# i ß# j ‘“  … fn g u1 u2 fj ( ui ) g( u i )  1 2  =ˆ@ † f j ¢£šñ ”• s, –[ s] = { u i | f -j ( u i ) = s} , • [ s] š’ÆŽ)ù ’Ø ­• ( š„ ­• g @”•¤¥ [ t] = { u i | g( u i ) = t} [ s] , ó„[ s]  f j @ˆ™。  f j ˆ™ [ŨƒÆ­• ˆ。  f j ˆš ©ßÄ h ` ßÄ ( š‰ÆŽ@Ä ) m ª„ ƒÆ­• ˆ.,–£ d( f j ) = h / m。 1 3  « f j ™ [ s] @ˆ™, ™š’Æ Ž)’¬‡ˆ ­• t,ó„ “ « f j ®Œ s, ó­• g  t” 。 ͯ°˜ f j š‡ˆ @Òò ó,–£ f j _s→g_t。 1 4 ——`ÌŒÒò ± ² § ¨ Œ Å « ¹ ³: < « A ó • †Æ­•  F→g f1 ˜Ê %숱²ñœ Ò_Âòó ´ë¸。 €„ ف、、 ˆ @ Classification and parameters of strata U ¦ t,§  Í´\ ('; —˜ un ؁€„ Ù Ú Û‰‚ƒ,ܤÝ€ ˜Ê¸Þßµ •òó。 •òóµ¶,àôõö ’úû‰© üœ‰。 1 Table 1 [2] ¢ 。 “¦¬ ®¯°±²³´µ¶ · ¸,–—¹º BP »¼½¾¸、 ¿À¿ÁÂø、 ¿ Ý€ Ê`˜’™@Ǝ •Ý€š” ›œž§,,ŸÁ¡` 1。 , ­€‚ƒ„ †‡ˆ ‰。 Š‹‚Œ Ž‘’“, ø、ÌǸ 355 µ¶·¸ $ ó。 Ò B > ´ µ´ A  B。 ˜Œˆ™¶@­•™¹ ³,숙·¹³ƒ ­•™”@Òò ó。 @’¸@ˆ™‡ˆ²ñ¸@Òò ó。 ˆ™Òòó ¹†, @Æ­• ˆšº¥Òòó¹† ¹Å。 Òòó »ñ¼³ˆ™, ˆƍ˜Ê ½¾¿ ”³,œ´ÀÁ\ÂÃÇ。 ƌÂó ÇÄ ÅÞߍ˜Ê,®,Æ·ÇݳÇ。 Í [12] ˜Ê¸ ¯§|{ 。 \Ș"É:(1) Êç ËÌÄ甍˜Ê`, [‹ë*@ † ˜Ê¸¯§± 安全科学与工程·117· 356 Ó Ô Õ × 。  3  3 1  。 (2)  ( ,  ) 。 (3)   , , 。   。 ” À À Ù 27 Ú Ö Ø ˜™š›œƒŠŒ•žŸ¡–¢ œ£¤¥¦§¨, ©ª«¡。 ¬®¯ —˜•ˆ,™š°˜™š›œƒ± 2  ´µ‰《 ›œ˜™š›œƒ  》 –ƒ¶˜žœ ƒ·¸¤¹Ÿ²¢¡¢, º˜™š›œƒŠ£  »•¦、¼¤              [13] „ L。 (1)      C: = [ U ] , [ U] ,C †‡ p: = | C | , ­ Q: = F, ¦À¤ÁŸ²¢³ˆ‡ ˆ    H: = ­ P: =  ‰ „ L: = 。 (2) ƒ C = [ C1 , C2 , …, C p ] ,  ­ P = [ P1 ,P2 ,…,P p ] , €‚ ­ H = [ H1 ,H2 ,…,H p ] ( H i І C i ‹ ) 。 ˆ Q = [ Q1 ,Q2 ,…, Q p ] ,t: = | Q 1 | 。 „ C, Q ,(3) ;† Œ ,‡ˆ€‚。 (3)  C0 ,H0 ,P0 ,Q0 ① 。 š›œƒ©ª 4 §‡³ÃÄ ­ 。 4  ­†:(1) ˜¨©ª U, (2) 𛫦 p,(3) 𛬮 v,(4) ˜¯ °¤Å‡ F。 ˜™š›Š†œƒ‡  2, ˆÈ‚Ãʙš›œƒ ,¸Éˆ¹ 8 ³‡°· 3, ‘ÃÄ 3 2  D:{ d1 ,d2 ,…,d t } 。 ’Š, ‰€ ”Œ‘•:  ②„ d max = 0, ‰ € “ ”   Ž ‡ Œ  ‘ •  n max : = maxN,f o : = Q i ( arg max N) 。  f o  Hi ′。 H0 : = [H0 ,Hi ′],C0 : = [C0 ,Ci ],P0 : = [P0 ,Pi ′],Q0 : = [Q0 , ˜¨©ª f1 ŠÇȘ¨É¨ ÃĽŒÃ›˜™š›œƒŠ,˜¨ ɨ 5 ͪ。 †ˆ 1、2、3、4、5 Ê。 (2) ˜žš›«¦ ˜žËÌËÍξ£ÏÎ¥ÐÑÏÐ ³ˆ¦。 𰱇°ÁÂ, ш¬à ć ÌÆ ,  „ L, —‹ H i ′ 。 „ H i ′ = { C i1 ,…, C is } ,  C0 : = [ C0 , C i1 , …, C is ] , H0 : = [ H0 , C i1, …, C is ] , P0 : = [ P0 , P i ′, …, P i ′] , Q0 : = [ Q i ′,…,Q i ′] , , P i ′: = [ P i , f o ] , Q i ′: = Q i - { fo } 。 (4)  C: = C0 ,H: = H0 ,P: = P0 ,Q: = Q0 ,p: = | C | ,’“ ”(2) 。 ·118·安全科学与工程 { ,Ò 3 Ò: 1, 0 < x i ≤2. 0, f2 = 2, 2. 0 < x i ≤3. 0,  f o   H i ′。 –ƒ H i ′‘• ­š°¾Ê—˜Ë¿ (1) ˜¨©ª Qi ′], Pi ′: = [Pi ,f o ],Qi ′: = Qi - {f o }。 ③„ d max > 0,‰€ H i ÃÄ ¤,Àš°‡°Á½Ãć ÌÅ®¤Æ 。 ª, d max : = maxD,f o : = Q i ( arg max D) 。 ‰€ Hi º»。 ,½Ž † C i ‹‰€€‚ Q i Ž‘ 。 ½± ²[12]  26 ³´ªÆµ—ć°¶Ç,  ‚˜™š›œƒÃÄ, 18 ³‡°· ‹†‡ N: = { n1 ,n2 ,…,n t } 。 ‰€“ 。 , , ¦‘˜™ ¬¼È‚‰€ For i = 1 to p。  H i ‡ ˜š›½Œ˜¾¥¿ [14] ,­€‚: : ( U,F,G) ; ƒ: ƒ €‚ ²¢³ˆ 3, 3. 0 < x i 。 (3) 𛬮 𛬮Š˜ÓԊ˜žÍՃ 。 𰱇°ÁÂ, ш¬Ãć ÌÆ ,Ò 3 Ò: { 1, 0 < x i ≤7, f3 = 2, 7 < x i ≤14, 3, (4) ˜¯°Å‡ 14 < x i 。 —4 ˜ ™š›,†:œž­Ÿ¡¢ 。  ,   4 , Table 2 , : 1, 0. 1 < x i ≤0. 3, 2, 0. 3 < x ≤0. 45, i f4 =  3, 0. 45 < x i ≤0. 6, 4, 0. 6 < x i 。 2 Measured data of typical mine of coal and gas outburst F U p / MPa v / L·min 1 3 2. 75 19. 0 0. 3 1 2 5 0. 95 6. 0 0. 24 1 3 3 3. 95 14. 0 0. 24 1 4 3 1. 20 18. 0 0. 16 1 5 1 1. 17 5. 00 0. 61 0 6 3 1. 25 8. 00 0. 36 1 7 3 2. 80 8. 00 0. 59 1 8 1 2. 00 7. 00 0. 48 0 9 3 3. 95 14. 0 0. 22 1 10 5 2. 90 4. 00 0. 51 1 11 3 1. 40 6. 00 0. 42 1 12 3 1. 40 4. 00 0. 58 0 13 4 2. 16 14. 0 0. 34 1 14 3 0. 95 6. 00 0. 24 1 15 2 1. 05 4. 80 0. 60 0 16 3 2. 39 11. 0 0. 28 1 17 4 1. 65 9. 0 0. 35 1 18 5 3. 86 13. 0 0. 32 1 Table 3 3    ,    4,  5。 Table 4  -1 3 3   Measured data of mine to verify inference rules U p / MPa v / L·min - 1 F 1 3 1. 40 3. 0 0. 51 0 2 4 2. 10 14. 0 0. 58 1 3 1 2. 40 8. 0 0. 42 1 4 4 0. 75 7. 4 0. 37 1 5 5 3. 95 6. 0 0. 54 1 6 2 1. 65 4. 0 0. 53 0 7 4 1. 17 8. 6 0. 40 1 8 2 3. 80 12. 0 0. 21 1  357 ‰ 4  Background sample of factor analysis f1 f2 f3 f4 1 3 2 3 2 1 2 5 1 1 1 1 3 3 3 2 1 1 4 3 1 3 1 1 5 1 1 1 4 0 6 3 1 2 2 1 7 3 2 2 3 1 8 1 1 1 3 0 9 3 3 2 1 1 10 5 2 1 3 1 11 3 1 1 2 1 12 3 1 1 3 0 13 4 2 2 2 1 14 3 1 1 1 1 15 2 1 1 4 0 16 3 2 2 1 1 17 4 1 2 2 1 18 5 3 3 2 1   ­: (1)   C:[ U] ,€‚  H: = [ U] ,C ƒ„ n: = 1,€­€ P =  ‚ƒ­€:Q: = { f1 , f2 ,f3 ,f4 } , † L: = 。 (2) „‡ Q ˆ   †‡ „‡‰ˆ[13] ,„‡ D: = {8 / 18,8 / 18,10 / 18,14 / 18} ,N: = {5,3,3,4} 。 (3) „‡Š‹ ‰ŒŽ d max : = max D = 14 / 18, f o : = Q ( arg max D) = Q(4) = f4 。 Š‘ d max > 0,„‡ H1 ( = U) ’ f o  ‹Œ  H1 ′, H1 ′ = [2 3 4 9 14 16,1 6 11 13 17 18,7 8 10 12,5 15] , Š‘ ƒ [2 3 4 9 14 16 ] ∈ [ g = 1] ,[1 6 11 13 17 18 ] ∈ [ g = 1 ] ,[ 5 15 ] ∈  ,“”•–: ①‘ f4 = 1, – g = 1;②‘ f4 = 2, – g = 1; ③‘ f4 = 4, – g = 0。 • [ g = 0] ,Ž‘ –①、②、③Œ’:L。 “” H1 ′  [2 3 4 9 安全科学与工程·119· 358 ä å æ Î 14 16] ,[ 1 6 11 13 17 18] ,[ 5 15] ,H1 ′ = [7 8 10 12] ,Q1 = { f1 , f2 , f3 } 。 (4)  Q1  Q1  , , : ④ f4 = 3  f2 = 1,  g = 0; ⑤ f4 = 3  f2 = 2, g = 1。 ,H1 ′ = ,。 Table 5 C5 @A(BlpfhioQ Sample of factor analysis method to predict  f1 f2 f3 f4  1 3 1 1 3 0 2 4 2 2 3 1 3 1 2 2 2 1 4 4 1 2 2 1 5 5 3 1 3 1 6 2 1 1 3 0 7 4 1 2 2 1 8 2 3 2 1 1 3 4 pfqrhi   ‡  €‚­ ­  4 †­ pfMNOPhisr Validation results to predict inference rules f1 f2 f3 f4   ‡  1 3 1 1 3 0 0 2 4 2 2 3 1 1 3 1 2 2 2 1 1 4 4 1 2 2 1 1 5 5 3 1 3 — 1 6 2 1 1 3 0 0 7 4 1 2 2 1 1 8 2 3 2 1 1 1 ·120·安全科学与工程 µ¶· ´»[ J] . ¼½¾ , ¼Áƒ½Âõ. ¸¹ƒ„ , . ºÇÈÉÊËÌ–ƒ„ †­  [ J] . ƒ¿À, 1999, 24(6) : 624 - 627. , º¿, Í­. € BP –ƒ„ †­  [ J] . ¼ÂÃο¿À, 2003, 13(9) : 59 - 61.  ,  . ª¥ BP ÈÉÊ˃„ ÏÐ[ J] . žÑƦ †­ « ™„ »¼, ͗,  , . ª¥ºÇҋŒƒ„ † ½¾­ [7] º³­ †[ M] . ÄÅ: ƒƾ, 2009.  [4] †­ ¿¿À, 1998, 27(4) : 373 - 376. [3] , 2005(12) : 102 - 106. [ J] . ƒ¿À, 2007, 32(6) ; 592 - 595. , ,  . ¡ ™ÓÔ¢­ †[J]. ÂÎÌ¿¿À, 2015, 35(5): 547 -554. ƒ„ [8] —. Fisher Ռ–ƒ „ †Öצ­ [ J] . ¼ÂÃο¿À, 2010, 20(10) : 26 - 30.  [9] , † Öט­ [10] ­ °±². ƒ„ ¼ÁÂà [6]   [2] ‹Œ。 ­ ‡„ Ž,­ ‡‘  87. 5% , ’­  Table 6 ç 27 è À Ht+.: [5] C6 ¿ ›“œžƒ„ †­ ,£ª¥“ƒ„ †­ «, ¬Ÿ¡®ƒ„ † §, ¯°­ ±²˜¢£¤。 ¥«±³­ ¦ §¨§,­ ¨Š¡®´— ˜, ©ª, «¬µ¶·¸。  ‡ˆ­, ¥ «‡‘,ƒ„ †­  ‚,¨ й³ ®¯。  ‡, Š 5  “€‚ƒ„  ‚Š€。 ¿ ­ ‡ 5   ,”’ ­ •–‚—˜ƒ„。 “ ™š›– †œžŸ‚‡¡¢ˆ£¤, ‚—‰Š¥‹Œ˜,Ž‘’ ¦。 ‰§“ †œž›’ ™, ¨Š‚—˜,‚—“ ©”„•–¦£—˜£—,™ š[15]。 [1] ,  8 †­ , ­  €‚ƒ„ ˆ 6。 ‰ˆ 6  ,   Ì [13] [14] [15] Ø. ª¥Ùƒ„ [ J] . ƽ´ÚÛ, 2015, 41(5) : 29 - 33. Ü©Ý. “„‚[ J] . ƒ„ƦÌ¿¿À, 2013, 32(10) : 1297 - 1304. [11] [12] ­¿, € †, ‡ . “À˜ˆÁ–¦ [ J] . ÞÆ¦„ο, 2015, 37(11) : 2169 - 2174. Ü©Ý, ‰Š, ßÏÎ, . “  [ J] . ƒ„ƦÌ¿¿À, 2014, 33(7) : 865 - 870. Ü , Ü©Ý, ‰Š. “ €    [ J] . ƒ„ƦÌ¿¿À, 2015, 34(4) : 539 - 544. ‹Œà, ²Ž‘. ƒ„ †Þ ÏÐᐠ[ J] . ƒâㄒ“, 2010, 38(1) : 7 - 13. Ü©Ý. “„§Î¿[ J] . ƒ„ƦÌ¿¿À, 2015, 34(2) : 273 - 280. ( -u  vw )  29  3  Vol. 29 No. 3          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  05  May 2019     (  , ":, 。  ­€‚ƒ „ ­€ 150022) !  †  ‡ˆ、‰Š‹ŒŽ,‘‰ ,“”•–— „’ ˜,™š‚ƒ ›œžŸ¡¢  ›,£¤¥Š›,¦§› 。 ¨ †©ª, «¬®¯°、  ±²、³´µ¶、·¸¹‹º»¼½。 ”¾°¿À¨¶ Á Ã,ÄÅ †ÆÇ¨ÈÉÊ,ËŁÌÍ,ÎÏÐÑÒ, ÓÔÕÖ ×Ø。 ; #$%:;  ;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 03. 003 &'()*:TD712. 5 +,-*:2095- 7262(2019)03- 0267- 05  +./01:A Extraction methods of advantages factors behind coal and gas outburst in factor space Liu Haitao ( Graduate School, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper propose a novel method for extracting the advantage factors affecting coal and gas outburst according to the factor space theory, a method able to improve prediction accuracy of coal and gas outburst. The method works by describing the strength, size and order of the influence of condi tional factors on the outcome factors using the degree of determinism; extracting the advantage factors cor responding to the maximum deterministic degree and putting them into the set of advantage factors; and then removing the decision domain of the selected advantage factors from the domain of conditional factors and gradually narrowing the domain until the domain is empty. The results show that the advantage factors affecting coal and gas outburst consist of failure type of coal body, gas pressure, solidity coefficient of coal, gas content of coal seams and initial velocity of gas release. The method based on s the measured data of typical mine as a sample could provide the calculation result in line with the actual situation, and what is more, the method capable of performing with a simple algorithm and reducing human disturbance could serve as a reference for analyzing the advantage factors affecting coal and gas outburst. Key words:coal and gas outburst; advantage factors; factor space; degree of decision 2345: 2019 - 04 - 13 6789: ‚ƒ„ †‡ˆ‰(51474099) :;<=: Š‹Œ(1975 - ) ,Ž,‘’“”,•–—,˜™,š:›œžŸ¡¢,Email:LHT1881@ 126. com。 安全科学与工程·121· 268 2 3 4 “ 5 ‡   1 29 7 6 ‘記™( y1 ,y2 ,…,y n ) 。 ˜’, #퓔•Ë 0  ­–‘ -  — ˜ – ƒ   ˜ ™ À Á ¶ ¿ ( U, Y p , U g ) ,_,U ™^š, Y p ™記™ñ,g Ž    ,    [1] ,­€‚ ƒ„ †‡ 。 ˆ ‰,Š‹ŒŽ‘’“”•,–—˜ ™š›,œžŸ¡¢£¤¥¦£,˜™§ Ÿ¡¢£, ˜™©ª°±² ¨©ª«¬®¯ [2 - 4] ³°´£µ£´¶¯ ¥¦£ 。 ­ €}|˜™ñ。 1. 1  › ëÀÁ­–êóÜƸ、記™Æ ž m ¸ n ž,_,1 i ¸ j žŸ™Ž€1 i ­– 1 j ˜™¡¢,£¤ž™}|˜ ™ g,¥ŒÆ˜™ÀÁ, g) [12] ¦² ( U;y1 ,y2 ,…,y n ; 。 ¡§(¨, ˜|]ª_,˜™ÀÁý ·¸¹º», ¼½­¾–—˜™·¸¶ ¢ê©­–ª«ƒ`@, ¬®Ö 1 ÿ ¿ÀÁ,ÂÃÄؙ。 ÆÇ¡¹º, €。 ˜™ÀÁ_,1 1 ¸€­– ­。 ÈÉÈÊË­–—˜™·¸Ì 1 ÍÎÏÐ。 Table 1 ˆ‰, ÑÒ–—˜™ÓԞ ÕÊ,Ö¥¦ÑÒÔ、 רÀÁÔ、 ÙÚ´ÛÜÔÝ [5 - 8] ÞßàáÔâ U 。 ãäÑÒÓÔ垟æç³ ­îïð u1 ñòºêóô³ŸõÀ、êóžö÷øùúâûü。 u2 è¨,éÊê뢣ìíÀÁÆì,¯ ýþ–—˜™Ê, é°±©ª =<、‡;¤:/,ëÝÂÃÄؙÓÔ。 .õÀô³îïêó_žö÷ø, ,+ê *),¶¿(ÀÁ–—˜™,'&ëêóÆ%$ÀÁ #í£, "!Æì혙 [9] ,  )ÀÁ}|œžÇ¡£#í£。 ËÏИ™ ]ª–—ÄؙÂÃÓÔ, ÆÇ¡¹ºÂ。  1 Â̘™]ª ,  § 1. 2 y2 y1 … yn yj ( ui ) g g( u i )  îžè¨ ˜ ™ y j Ý  ­   ¡ ¢ s, { ¦ ² [ s] = { u i | y j ( u i ) = s },ˆ[ s] _¯°­–å¯ °æ } | ˜ ™ g  ¡ ¢ • Ë ­  â ± t, ² [ t ] = { u i | g( u i ) = t }[ s] , Ž [ s] Ƙ™ y j >¢ ³,˜™ y j >¢³ ñŒÆ>¢š。 ´˜™ y j >¢š¸ê h ˜™ÀÁ¸ê m œŒ Æ>¢Ü,{¦Æ d( y j ) = h / m。 1. 3  ¢è¨˜™ y j ­}|˜™ g >¢Ü d( y j ) ,µ d( y j ) = d max , Žè¨˜™ y j Æ}|˜™ g  1982 0, Y→g um ÓÔÀÁ}|{[£、 {÷ܟ\。 ˜™]ª‹ ó,ð³>¢Üɔ•記™­}|˜™–— Factorial analysis  ´¶š›,ÿë,~•ëìí¢£ÀÁÆì ^_˜™ÀÁÔ, 뾘™ÀÁ`@êóÆ?  @ ´þ %$~ Ô‹ Äؙ,¦Æ y max 。 ÂÃÄؙ‘ë¾è¨˜™>¢Ü‡; Æ?ó,´£‡>¢Ü­記™, ‘ÄÅ Á§_ÿ­½™, ³É§é-Â ˜™ÂÃÉ, ) Ü。 ˜™]ª똙Ɲ _,µÄؙ—Â÷,¥˜™­>¢³ ^?ó。  [10] ª , _˜™À ­] ,€‚§å{뭃Ƙ™]ª©_ [11] „ ÀÁ› ñ ·¸ÄؙÂûÿ¹’²³ ‘ºƒÌ,ºƒ·½»¼¥˜™, 。 ½¾¿;˜™ ±°–—、 ^š。 ¿;·^š½À·¸ÄؙÂà 鱰†‡´¶。 ˆ‰¼½„´Š ),֒,Á’^šÆ]²ÂÃ)。 ã‘Ä ˜™]ª‹^_,¾˜™©ª¯ ±Æ˜| ¸ƒ>¢š ¶ÎÄؙñ_。 ‹˜™Œ©Æ}|˜™, Ž­.ž–—˜™ ·122·安全科学与工程 ؙÂÃ%@ 。 Æ3 Ç 2  2    Table 2 Raw data for various factors affecting coal and  gas outburst  ,  [13]  ,: ( U,Y,G) ; B。 (1)  U0 : = U, H: = [ U0 ] ,  P: =   B = 。  (2)     Q: = Y, U0 、Y ,  (3) ; 。 (3)  U0 , ,  [13]  Q   H   D: = { d1 ,d2 ,…,d t },  ­€ N: = { n1 ,n2 ,…,n t }; ‚ƒ,„ 。 ① d max > 0,ƒ†‡ˆ , d max : = max D, y0 : = Q( argmax D) , B = { y0 }。 ② d max = 0,ƒ , €†‡ˆ n max : = max N, y0 : = Q( argmax N) , B = { y0 }。 (4)  H  y0 ­ H′,‰ ­€ H′ U0 。 H: = H′,P: = [ P,y0 ] ,Q: = Q - { y0 },‚ƒ(2) 。 3  3. 1  f p / MPa Q/ m3·t -1 v / m·s -1 h/ m δ/ m Š£ ‘² ¤¥ / t 0. 31 2. 76 10. 02 19. 00 620 1. 20 3 150. 00 0. 24 0. 95 13. 04 6. 00 445 2. 00 5 20. 60 0. 16 1. 20 10. 36 18. 00 462 1. 30 3 15. 10 0. 61 1. 17 9. 04 5. 00 395 1. 61 1 0 0. 36 1. 25 9. 01 8. 00 745 1. 41 3 76. 50 0. 59 2. 80 10. 25 8. 00 425 1. 82 3 10. 20 0. 48 2. 00 9. 50 7. 00 460 1. 10 1 0 0. 22 3. 95 8. 23 14. 00 543 0. 93 3 110. 20 ‘²† g, À Ÿ´µ、 ŒŽš ž、ŠªŒŽ“、ŒŽ›œž、Ё˜™³€、 ¡ªŠ¢ Š£¤¥† y1 、y2 、y3 、 y4 、y5 、y6 y7 。  ’‘², ¸¯Âƶ‘ 、Å¥‘(50 t  ) 、 ¥‘ (50 ~ 100 t) ƒ¥‘(100 t ) 。  0、 1、2 3 ·。 ‡ˆ€ˆ´µ, ´ ¸ ¹€º¼½¨®,: (1) Ÿ´µ( y1 ) 1, x i ≤450, { y1 = 2, 450 < x i ≤600, Š‹ŒŽ‘’“”•–—˜™„  ‘š›œžŸ¡, ¢£†—。 ‡ˆ¤¥ ¨©,І 、 Š ¢£Š‹ŒŽ‘‹ŒŠª«Ž  269 ÈÉÊ:Ë¢£Š‹ŒŽ‘Ì ,ˆ‰Š‹ŒŽ‘¦ § ¬‘ ’ ® ž ¯ › Ž Š   ° “  Œ Ž ” • [14] ± ,–—Š‹ŒŽ‘²† , Ё ˜™³€ f、ŒŽšž p、ŠªŒŽ“ Q、 ŒŽ›œ ž v、 Ÿ´µ h、 ¡ªŠ¢ δ、 Š£¤ ¥ 7 † 。   [15]  ¦›¶·¸¹€ˆ†º» (  2) , ¼½Š‹ ŒŽ‘¢£。 3. 2  3, x i > 600 。 (2) ŒŽšž( y2 ) 1, x i ≤1. 2, { y2 = 2, 1. 2 < x i ≤3. 0, x i > 3. 0 。 (3) ŠªŒŽ“( y3 ) 1, x i ≤10, 3, { y3 = 2, 10 < x i ≤13, x i > 13 。 (4) ŒŽ›œž( y4 ) 1, x i ≤7, 3, { y4 = 2, 7 < x i ≤15, ¨®;†€ˆ,¿¼½ªœ¨®。 Á 3, x i > 15 。 (5) Ё˜™³€( y5 ) 1, x i ≤0. 3, «°¬®¸¯ÂÃ°Š±Ä²³ €ˆ´µ¼½ªœ©¨® 。 2  3, ‡ˆ¾¿§, À¼½ €ˆ¨®。 †›€ˆ, ¿¼½© { y5 = 2, 0. 3 < x i ≤0. 5, x i > 0. 5 。 安全科学与工程·123· 270 ž Ÿ ¡ ¢ (6) ( y6 ) { 1, x i ≤1. 5, 3, x i > 1. 9 。 £ ­ 4 Table 4 (7) ( y7 ) ,  1、2、3、4、 5 。 U   3. 2 ,  ,  , 3。  :   (1)  U0 : = U, H: = [ U0 ] ,     P: =         Q: = Y = { y1 ,y2 ,y3 ,y4 ,y5 ,y6 ,y7 },  B = 。 (2)  Q  , D = {0 / 8,1 / 8,1 / 8,0 / 8,0 / 8,1 / 8,3 / 8 }, (3) ­   , d max : = max D = 3 / 8, ,‚ƒ H′  U0  , H: = H′ = [1 3 5 6 8 ] , P: = [ P, y0 ] = [ y7 ] , Q: = Q - { y0 } = { y1 ,y2 ,y3 ,y4 ,y5 ,y6 }。 ‰† B= ” 3 ~ 6。 Table 3 U  1  Background samples to extract advantage factors and first round of calculation results y1 y2 y3 y4 1 2 2 2 2 1 1 3 1 4 Y→ g y3 y4 1 2 2 2 3 1 1 5 2 6 Y→ g y5 y6 y7 g 3 3 1 3 3 2 3 2 1 3 1 2 1 2 3 1 3 2 3 2 2 2 1 2 3 1 8 1 3 1 2 2 1 3 3 d 1/5 2/5 0/5 0/5 1/5 1/5 —  3  Table 5 U Calculation result of third round of advantage factors y1 y2 y3 y4 1 2 2 2 5 2 2 6 3 d 1/3 y6 y7 g 3 3 1 3 3 1 2 3 1 3 2 2 2 2 1 2 3 1 — 1/3 1/3 1/3 1/3 —  5 ,dmax : = max D = 1 / 3,y0 : = Q(argmax D) = Q(1) = y1 ,B = { y7 ,y2 ,y1 }。 Š•ˆ  œŒ y6 y7 g 3 3 1 3 3 3 1 1 3 5 1 1 2 3 2 1 3 1 3 1 1 1 1 2 1 0 5 2 2 1 2 3 1 3 2 6 3 2 2 2 1 2 3 7 3 2 1 1 2 1 8 1 3 1 2 2 d 0/8 1/8 1/8 0/8 0/8 Y→ g y5 –—˜Œ­ y5 ·124·安全科学与工程 advantage factors 5 ‚ H′, ­ H′ = [4 7,1 3 5 6 8,2] 。 ƒ„ [4 7] 、[2] €„ Ї, ‹ˆŒŽ  , { y7 ,y2 ,y1 ,y3 ,y4 }。 ˆ‘,H1 = ,’‰“。 Calculation result of second round of y2 (4)  H € y0    2  y1 y0 : = Q( argmax D) = Q(7) = y7 ,B = { y7 }。 3 ¦ 29 § ¥  4 ,dmax : = max D = 2 / 5,y0 : = Q(argmax D) = Q(2) = y2 ,B = { y7 ,y2 }。 N: = {3,3,3,3,3,3,5 }。 (5) †‡ Q „ˆ ¤  3 ,dmax : = max D = 3 / 8,y0 : = Q(argmax D) = Q(7) = y7 ,B = { y7 }。 y6 = 2, 1. 5 < x i ≤1. 9, 3. 3 ¤ 6 Table 6 U ‘, ™’š–› 。  4  Calculation result of fourth round of advantage factors y1 y2 y3 y4 1 3 2 2 1 5 3 2 1 0 d 0 — 1 3 3 1/8 3/8 Y→ g y5 y6 y7 g 3 2 1 3 3 1 2 2 1 3 2 1 1 — 0 —  6 ,d max : = max D = 1,y0 : = Q( argmax D) = ã3 ä ØÙÚ:‡ˆ Q(3,4 ) = { y3 ,y4 }, B = { y7 ,y2 ,y1 ,y3 ,y4 }。     1 ,  1  。  ,  , ­、  €、‚ƒ、„ (3) : 309 - 317. [4] ¯ °, ± ², †‡ˆ, Ç. Îϙ šÊЄ­™š ”• [ J] . ‹ ¾À Á ÑÌ ÌÍ, 2009, 19 (10) : 145 - 149. [5] £³Ò, ´µ†, ¯ °, Ç. Îϙš ÊЄ­ ™ š ” • [ J] . ‹ ¾ À Á Â Ã Ñ Ì Ó ¶, 2009, 5(6) : 53 - 56.  [6] 。 271 ’“”• ƒ·, , . ÈÔՙ𔕁 ¸™š‹®±[ J] . ›ÑÌÓ¶, 2004, 32 (2 ) : 69 - 71. 4 [7]  , ³, ¹, Ç. ¸Ö ÈÉÔÕÊ †‡ˆ‰Š‹Œ  Ž‘,’‡ˆ ’“”•, †–—ƒ˜ ˜’“  。 ™š  ,  、€、 ‚ƒ、 „  58 - 62. [8] [9] [10] ¬®±[ J] . ›ÌÍ, 2005, 30 (1 ) : ×, ,  ¾. „­™š•¶ ¡[ J] . ĜÀÁ, 2004, 31(3) : 4 - 6. ØÙÚ, , . ‡ˆ·— ”•[ J] . ÛÒÜÑӜÌÌÍ, 2017, 27(4) : 354 - 358. º»¼. ‡ˆ[ J] . ÆËÓ¶œÌÌÍ( Ý ÞÑ̞) , 2013, 32(10) : 1297 - 1304. › ’“”•†œ ˜, [11] , . ‡ˆ½§¼¾Œ¿™‹ žŸ ¡,†–—ƒ˜Ž‘, •, ¢ [12] º»¼, , ÀºÑ, Ç. ‡ˆ‹™š • 。  £¤¥¦§,¨©™šª¦§¤、Œ« ¬®¯ƒ˜°±²³™´ ,  [1] ƒ„ , †‡ˆ. ¹‰º»«‰¼™š[ J] .  н‹ŒŽ, 2010, 38(1) : 7 - 13. [2] ¾¿ÀÁÂђ“‰”•, ¾¿ÄÀÁ‘–•. —˜ [3] ¡ Å[ M] . ™š: ›ÆœžŸ, 2009. ¢, £¤¤, ¥¦§, Ç. ÈÉ - ¨©ª« ·—Ê ¬¼®±[ J] . ®ÄÀÁÆËÌÍ, 2008, 25 ¹ÆËÑÌ, 2015, 37(11) : 2169 - 2174. [ J] . 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ŠÀÑӜÌÌÍ, 2009, 29(2) : 136 - 139. 安全科学与工程·125·  24  4  Vol. 24 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014  7  GA  July 2014   ,  (    , ­€‚ 150022) ":  €‚ƒ„ †‡ˆ‰Š‹Œ。 ޑЋ !  ­, Œ’“”•–— †‡ŸŒ¡¢£¤¥¤›¦ˆ‰。 §¨© ˜™š› Œ,œž‘„ ª,„ †‡ˆ‰Š‹Œ« ¬Œ®¯° ±。 Ÿ²³´ µ¶·¸¹®º°»¼½¾。 #$%:Š‹; „ †‡; ;  doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 04 014 &'()*:TD712; TP183 +,-*:2095- 7262(2014)04- 0401- 04 +./01:A Genetic algorithm optimization neural networkbased prediction of coal mine gas concentration XU Liang, ZONG Ming ( School of Electrical & Control Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper proposes a genetic algorithm optimization gray neural network model designed to address a notorious difficulty due to the lack of the large number of realtime data necessary for accu rate modeling for neural networks in predicting coal mine gas concentration. The design involves develo ping an improved gas concentration forecasting model using grey prediction model theory based on less da ta and selflearning ability of neural network structure and optimizing the initial weights and thresholds of the model using genetic algorithms. The results suggest that genetic algorithm optimization gray neural network model boasts a greater gas concentration prediction accuracy and speed than a traditional model. The study may provide a useful reference for the prevention of gas accidents. Key words:grey neural network; genetic algorithm; gas concentration; prediction 0  ½,ÃÄ  •–ÅÆ。 ÇÈ,É  Ê· ˝Ì,ÍÎÏÆÅ ÐÑÒÓ  ˜, ™š›œžŸ¡¢ £¤¥ [1] ¦§¨©¦§ 80% ª« 。 ¬®¯°±² ³´,µ¶·¸ ¹ º», ¼½¾¿, ÀÁ ,ÔÕÖרÙ¤¥¦§ –ÅÆÛÖ£ ÜÝÞß。 ·126·安全科学与工程 „(1966 - ) ,  • àá  âãäåÖÊ· ¹ º 、æ、· çèéÊ·¾、 ¹ê¾、ëì 2345: 2014 - 04 - 30 6789:;: ƒ ÚÅ,Ï ,†‡ˆ‰,Š‹,ŒŽ,‘’“”: •–—,Email:xuliang6410@ 126. com。 402 ÷ [2]  、 ø ù ú 。 。  , [3] 。 †‡ˆ‰Š‹Œ , ‰ŠŽ‘ ­€‚ƒ„ ’“”•,–—˜™š›œžŸ¡¢£¤¥,¦ §¨©ª、 «•¬®, ¯°±€²³´。 µ,¶  · ¸¹ º»¤¥¼© [4] ½¾Ÿ , ¿ÀÁÂ×, û ¡   ý 24 þ ü çèŒÓÔ­€, N -ak x^ 1(1) (k + 1) = x1(1) (0) - 1 ∑ b i x (1) (k + 1 ) e + a i =2 i ( ) 1 b i x (1) (k + 1), i a∑ i =2 N (1) É­€ PGM ®ê x^ 1(0) ( k + 1) = x^ 1(1) ( k + 1) - x^ 1(1) ( k) 。 PGM ´¤”•, Ö׋Œ °²ÄŁÆÇ。 Ç áßà, ­€¤Ȃ ´È¢¤¥˜ìé, „ 1  1 1   。 ƒ í‡ î。 † PGM †‡ˆŸ, ‰ (1) a  b ®Š‹ ¸¹©ªÈÉʤ¥ Ë, Ì͛Π, ­€ ÏАÑÒ。 ÓÔ¤¥Õ‹Ö× ”, ŒŽ‘’“Ç  º˜™šˆŸ。 ”•–—。 È· 1 2  ØÙڐ  Û , Ü Ý Þ ß à  á â  ã ä  å [5]  。 ¸¹©ª· Å¢¤¥׉ ïðՋ©›ïœ, ñ¡¢žÃ Ÿ¡æ, ƒ¢£„ê 攕¢,¼çåÜèŒ,éÜÝÌ́ ®。 ¸¹©ª ( prediction grey mod ¤î( ¥Àî、¦òî¥çî ) 。  、  ,§ el,PGM) Üꩪ, ¶  PGM ꛜ’“┕ÖЉ”•¢  ©ª。   [6] [7] ƒó PGM  ¨,  ¼   ¸ ¹     © ª ( prediction grey neural network mode,PGNNM) 。 PGNNM · ƒª¨«¬‰, ¶ ¯ì¶。 “â X1(0) = ( X1(0) (1) ,X1(0) (2) ,…,X1(0) ( n) ) ,  (0) (0) X (0) = ( X (0) N N (1) ,X N (2) ,…,X N ( n) ) 。 (1) Z (1) 1 X (1) 1 (0) ®‰æ 。 PGM ¤©ªê ‰ , N x1(0) ( k) + aZ1(1) ( k) = ∑ b i x (1) ( k) 。 i i =2 u^ = ( a,b2 ,b3 ,…,b N ) = ( B B)  T T -1 B Y。 T  - 1 (x1(1) (1) + x1(1) (2))  x2(1) (2),x3(1) (2),…,x (1) N (2) 2      - 1 (x1(1) (2) + x1(1) (3))  x2(1) (3),x3(1) (3),…,x (1) (3) N B= 2 ,        1 (1)  (1) (1) (1) (1) (x - (n - 1) + x (n)) x (n),x (n),…,x (n ) 1 1 2 3 N  2  Ȱ­ç•èŒ, N dx1(1) ( t) + aZ1(1) ( t) = ∑ b i x (1) ( t) 。 i dt i =2 (2) :a,b1 ,b2 ,…,b n - 1 ———Ü茳¤, y2 ,y3 ,…,y n ———³´¥Àµ¤; y1 ———³´¥çµ¤。 ´ê b b b z(t) = y1 (0) - 1 y2 (t) - 2 y3 (t) - … - n - 1 yn (t) e - at + a a a ( b2 bn - 1 b1 y (t) + y3 (t) + … + y (t)。 a 2 a a n ë Y = [ x1(0) (2) ,x1(0) (3) ,…,x1(0) ( n) ] T , ö °±¼² PGNNM ÜèŒ(2) : dy1 + ay1 = b1 y2 + b2 y3 + … + b n - 1 y n , dt X2(0) = ( X2(0) (1) ,X2(0) (2) ,…,X2(0) ( n) ) , ë X i  X i ‹› ×ˉ椥 ©ôÄõ®, ® PGNNM, É ›¨  d= ) (3) b1 b2 bn - 1 y2 (t) + y3 (t) + … + y (t), a a a n މ(3) •¶ê z(t) = (y1 (0) - d)(1 + e - at ) - y1 (0) + 2d。 ޏ¹©ª€ BP  «¥À、 ¥ç©ª ,ƒ¢£·¸ 1 ¹º。 ¸ 1 w21 ,w22 ,…,w2n ,w31 ,w32 ,…,w3n ꬮ。  u1 = 2b1 2b2 2b n - 1 ,u2 = ,…,u n - 1 = , a a a 安全科学与工程·127· 4 µ æ 403 ç,Ÿ:GA ’ËÌÄÅÆ¬ E = : w11 = a, w21 = - y1 (0), 1 ( yi - oi ) 2 , 2∑ i =1 n ‹:E———ˆ´‰; n——— ; w22 = u1 , y i 、o i ———µŒ、。 w23 = u2 , (3) Ž‘’°。 “’¥ƒˆ‰¤”,  ¶«¬†•‹。 ¥ƒ i –Ž‘—˜ w2n = u n - 1 , N w31 = w32 = … = w3n = 1 + e - at ,  θ , - at θ = (d - y1 (0))(1 - e )。 ,  , f(x) = P i = f i / ∑ f k ,i = 1,2,…,N, k =1  Sigmoid 1 , 1 + e -x (4) ›œ’°。 €‚ž¸Ž‘Ÿ¥¥ƒŒ Ž›œ±¡¢£,¹º ¥¤¥ƒ,¥¦»§™ ¨©¼ , ›œ—˜ P c  0. 25 ~ 0. 75。 (5) ½ª’°。 ¾¿€‚«¬®, »§ , f(x) = kx。  ‹: f i ———™š(2) ª«¬; N———€‚‚·。 ½ª—˜ P m  ¨©¼ , ŒŽ½ª’°, 0. 01 ~ 0. 20。 (6) ¯¿ ’ °。 Œ Ž À Á ‰ ° ± Š  ™  ˆ ´,²¹º¯µŒ³³‚´´,µ¶ ™š(3) ¤’°,·¸¹Ã¹¥ƒ, Œ           ¦¹ºÄÅÆ¬  3      Fig. 1 2 1 Gray neural network topology ±²ÇÈÉÊÈË̺»¼½¾¿±ÀÁ¤Â # ËÌ 65 Ë 41082 ¶ËͰÎÄÅÆ¬ϝ £,ÃÄ GA - PGNNM ¼ 。 ËÌФÃÑÅÆ,Ҏ 20 ¡ , , , ­ €‚ƒ„。 †,‡ˆ‰Š‹  ŒŽ‘’“”。 ˆ‰ Š ‹ ( genetic algorithm, GA) • –   、™ š   › Ž œ ž Ÿ  ,  ¡ ˆ‰Š‹’“ [8] ” ( genetic algorithm - prediction grey neural net ¢ work mode,GA - PGNNM) 。  GA - PGNNM  £ŒŽ¡¤­Š : (1) €‚’。 ¥ƒŒŽ¦ ,˜ §¨ N ¥¥ƒ€‚ ©。 (2) ª «¬ 。 ¦®¯ „ °±²†³,‡ˆ´‰,›ˆ´‰ Š °«¬ , f( x) = ·128·安全科学与工程    — 、 ˜ 。 1 , E £, 12 ¡Ç £。 ȃ„ФÄÅÆ¬ÓÔ Õ,Žƒ„³‚É¥ Õ°Êˁ©,Ì ÍÄÅÆ¬ φ、Ö¶Ë׬ h、ج d、ËÌÙÖ ¶© q、ËÄÅÚ© V ÛÜ v。 ÄÅƬ ©,Ž 1—1—6—1 Î, ÝÞÏ£,– ¥,ÐÌ ÍÉ¥,ÑÒÉ¥ƒ„ Õ,ÄÅÆ¬ 。  20 ¡ £,Ó 1 Ô。  MATLAB ŒŽ,±²  ,ßà PGNNM ™  27, ŒŽ,⏠ŒŽšÝÕ¤,¯ ¦®Ö´³‚, ¦‡ˆ‰Š‹‘’ 。 ᘠÎ€ԖŒŽ’›Œ Ž¥ƒ„ 。 €‚㓠N  32,×ØÒ  150, ›œ—˜ Pc  0 50, ½ª—˜ P m  0 02。 ä GA - PGNNM ¹ a1 、b1 、b2 、b3 、b4 、 b5 ±å 0 635 8、0 352 1、0 306 8、0 574 8、0 324 6 404 Í Î Ï ¿  0 317 9。 ,  GA - PGNNM  ,、 PGNNM , À Š   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Training with data gas concentration prediction h/ m d/ m q / (t·d - 1 ) 1 16 206 110 1 38 124 1 03 105 116 113 104 123 132 135 114 146 114 123 131 118 127 109 112 131 121 237 V / (m3 ·t - 1 ) v / (m·s - 1 ) 182 0 88 23 4 162 1 13 0 98 0 79 1 21 145 1 34 1 19 1 04 165 1 28 2 5 20 9 143 1 9 0 436 : 0 471 [1]  [3]  0 379 5 479 0 368 0 345 0 428 10 456 0 463 0 334 1 340 3 836 5 519 0 365 0 462 3 318 2 208 5 114 0 442 3 693 3 152 1 339 ‡ 7 393%  3 116%,  GA - PGNNM  , ˆ‰ GA ,Š‹ Ž ‘. ¼Ž‘ ½ “ ”. ¼ BP Ž‘ §Â ˜ ™, š [ D] . ’¾: ’¾¿ÀŠÁ, 2011: 1 - 2. œ‚ƒ •–[ J] . ‘—¹º˜‹, 2010, 37(4) : 37 - 39. ›. ¼ BP ­€œ [ J] . •‘Ä¡, 2008(4) : 10 - 13. ÞŸ §¨•—ŠÁ, 2011: 37 - 39. radial basis function prediction model and its applications [ C] / / Innovative Computing, Information and Control, 2006. IClCIC’06. First International Conference on. Beijing: IEEE, 2006: 582 - GA optimization  2  。  2 ­ €    ‚ ƒ, „ PGNNM  GA - PGNNM  † ª«,  µ¶·¸,‹ŒŽ‘¹º¸»。 YUAN JINGLING, ZHONG LUO, YU YANG. The dynamic grey Prediction gray neural network by PGNNM  GA - PGNNM  ª [5] GA  。 11 137 ¢£¤. ¼¥¦ś‚ƒ[ D] . §¨:  Œ PGNNM  0 412 0 436 [4]  Fig. 2 0 375 3 488 ‚‚ƒ¨”Ž•–—  2 3 101 4 601 œ­€­€‚Ž© ²³´Ž‘   0 498 18 866  0 376   5 601 0 372     15 467 3 390 ¢£¥¦„›§ GA - PGNNM, ˆ‰ [2]  0 448 0 396 2 331 Ž‘’“”Ž•–—˜™, š› Šœ ž­€, Ÿ¡¢£¤•   0 352 1 376 0 432 0 532 3 201 5 963 0 456 0 335 2 133 «¬。 ‚ƒ„‰‹®,  ¯ †‡ˆƒ°±‰Š。 0 361 2 1 22 4 0 453 0 483 0 363 ¨ 0 423 2 4 23 1 172 1 11 2 3 22 6 0 365 0 383 PGNNM GA - PGNNM 0 469 0 432 1 8 20 3 131 1 31 1 9 19 8 171 0 511 1 9 21 2 165 0 446 2 4 22 3 0 373 24 4 0 433 0 422 0 393 2 2 21 1 153 0 358 2 4 20 8 156 0 375 2 7 22 7 134 0 421 2 9 22 3 176 1 09 2 3 0 442 0 516 22 0 468 0 462 0 413 20 % GA - PGNNM 0 365 18 0 459 2 5 0 472 16  PGNNM 0 436 14 0 431 2 6 6 12 0 373 2 3 19 5 178 0 98 0 389 21 3 141 1 09 2 2 19 5 135 0 81 19 8 1 6 18 8 142 0 78 0 346 21 7 175 0 93 1 8 0 375 10 φ/ % 22 7 2 8   φ/ % 4 Ð 24 Ñ Ì Comparison of two kinds of prediction model error t/ h  2 。  2 ,GA  。 Table 1 Á 2 Table 2  1 Á 585. [6] ©ª«, ¬Æ®, ¯ [7] ² ǂƒ[ J] . °. ¥¦ „±•‹È¡, 2010, 46(2) : 41 - 43. ³, ´Æµ, ¶ ·, É. MATLAB  30 ʸ¹ [M]. §¨: §¨º»ºŠÁ [8] , 2010: 258 - 267. . ¼¥¦„› BP §•‹Ë ̮ȡ‚ƒ[ D] . : ŠÁ, 2012: 23 - 25. (   ) 安全科学与工程·129·  29  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  07   Vol. 29 No. 4 July 2019  , , , (    , ­€‚ƒ„  , †‡ˆ 150022) ! ": , DDTS - 500   2D €‚—˜™  , ­ €‚ƒ„。 †‡ˆ‰Š‹,ŒŽ PFC ‘’†“”•– š›œžŸ–¡¢£¤œž。 ¥¦§¨: š› 1. 8 ~ 2. 0 MPa ©–ª« ¬®; €‚©ˆ¡¢£¤¯°±² €³´µ¶,·¸¹º¡¢ª»。 ¼½ ¾¿À€‚†‡ÁÂÃÄÅÆ。 ; ÇÈÉ; #$%: Á; †“”• doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 04. 001 &'()*:TD713 +,-*:2095- 7262(2019)04- 0387- 05 +./01:A Numerical simulation and experimental research for critical state of coal and gas outburst Liu Yongli, Wang Zhensuo, Zhang Jianwei, Li Tao, Ren Mengxuan ( Key Laboratory of Mining Engineering in Heilongjiang Province Ordinary Universities, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper aims to explore the law underlying coal and gas outburst. The study building on a series of experiments of DDTS - 500 coal and rock monitoring system involves investigating how coal and gas outburst occur, analyzing the range of its critical state, and numerically simulating the changes in gas pressure and the internal cracks of the coalsample, based on the experimental data and using the PFC 2D software. The study shows that coal and gas outburst occurs in experimental coal samples with gas pressure of 1. 8 - 2. 0 MPa. The internal cracks at the critical state mainly concentrated on the side of the free surface tend to develop in an arc shape toward the center. This study could serve as a reference for monitoring and alarming the critical state of coal outburst hazardous zones. Key words:coal and gas outburst; particle flow; outstanding prediction; numerical simulation 0  ¿À¼, ÁÂÃÄÃ,  ÅÆÇ È、ɧůÊÈ,˓ÌÍÎÏÐÑÒÓÔÕ   ´µ¶‰·¸ ¹º»¼¹、 ½¾» ÅÆȧ。 ‹ 1843 ,¯Ö ×ÉØÙÚ Û 2345: 2019 - 04 - 30 6789: ‰Š‹ŒŽ‘’“(51604100) ;”•Ž–—˜™’“(2017 - KYYWF - 0514) :;<=>?: š›œ(1968 - ) ,ž,Ÿ¡¢,£¤,¥¦,¥¦§¨©,ª«:­¬®¯°±²³,Email:yongliliu1968 @ 126. com。 ·130·安全科学与工程 388 ` @ ? > [1] ž    ] 29 = © ,。    ,  § ±¥‹¶¤¹º‹¤¥,¦ǏŠ ±• Ò、˜Ò、 Ò¬¶¨©—¡ ‡ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“。 ’“Œª«¬®†ã。 ¯¤¥¯ç‡Ò¬£ã°、 ±²¤¥、¥¤¥、³Ò¤¥´µ,¶· 1 ¸¹。  ­€‚ƒ„ [2] ”•– —˜™š›œŠ‹žŸ¡ ¢£¤¥‹, ¦§¨Š©ª«¬®¯ ±ˆ¬²。 ³´µ ¶·¸¹ºŠ‹, ¡ [3] °‡ ¢£»。 ¼½ Ä¢£ Ê˝   ¾ PFC ¿À¹º“Á‡Âà ‡ÅÆÇ, ȁ ɇ ¦† 3D [4] 。 ÌÍ [5] Η FLAC3D ÅÆÇÏÐÑ  Ò¬Ó Ô‡ÕÖװ؈¬²Ù [6] ÚۇÕÖ。 Üݖ ޝßàÇáâãä ¾  ­åæ ¯ç¡ èé—。 ÄêÏо ¥‹Šëìíî ‡—,¾ïðņÕñ,Å¥‡ ¡†Õ。 ޝãÇŒÅÆÇ È  , Йò‡ïðÅ , óÑñ Œ ™ ‚‡ Š‹。  1. 1    System composition õ‡ ý¼µ 15 cm × º» ô 14 15 cm × 15 cm ‡½ìÉ,㾿¶Š: ô„ # (1) ÀžÁ´ã, €´ ŽÃÄÅÆÇ Ò,•Ò~ͬ«Àâ® 253. 125 kN, ˜Ò~ͬ «Àâ® 71. 325 kN。 ®Óä㝠­ ‡ Æ É ô ‡, õí # „ †,  ­, 14 õ¡ ® 3 59. 79 m / min,öô¡ ‡ 90%  [7] # Ä 。 14 õ÷¾ 450 m  , Ä­±õ€ø 25 kN / m3 ,‚ƒ„ 0. 22, † Ò¬ 1. 5 MPa。 ‡ Ո‰Š‹‡ŒŽ«¬‘ˆ«¬’“, ù õ”ú‡•Ò ( –—«¬ ) ‘˜Ò ( ™ «¬ ) š û›œ“Á¢£žŸ。 •Ò: ˜Ò: σx = σy = γ———Ä­±õ‡ μ———‚ƒ„。  ÌÔÆÕÖרÄâîÙÚÛ ÆÉ܇ÆÉÝ,ބ̗Þß,—¦ àÓäÆÇ²þ‡ÆÉ†Õ”̒“áÓ â Õ¨ ÌÔÆÕÖãäé。 (3) À â ² É Ò ¬ Î Å: å æ ² É Ò ¬ À â 1. 5 MPa,çèéê。 ‡ åæ ëå¦ ‡øç’“¨©×î , ì² ( Ô 80% [9] ‡ N2 ) åæíÅîï íÅ,çñòóô}| (1) μ σ, 1 -μ z (2) ¡­:σ x 、σ y ———x、y ìü õ‡™ «¬,MPa; σ z ———z ìü õ‡–—«¬,MPa; õ÷,m; † ,¾  σz = γH。 †€ø,kN / m ; 3 ‡¡ (2) 、(3) ¢•Ò σ z = 11. 25 MPa, ˜Ò σ x = σ y = 3. 17 MPa。 1. 2 1. 2. 1 1 ²þ,ÈÇÆÉÊ,ËÿÌ。 (2) Àâ~ͬÎÅ: Ï¡ (1) žŸÐѦ 1 H——— Fig. 1 É¢£  DDTS - 500 ¶¤¹ºˆ¬²‹£¤¥ õö÷— N2 øù ¢ ã, ®Óäã‡{ö†Œú ²É‡åæ、 ëåچ, ù÷—ì² ( Ô £ û ¡ 80%  [10] ¡ð´Ž N2 ‡åæ ‡ N2 ) øù ²É¢£  [11] ã,ç¡üý¢£þ½ 。 (4) {áÿ[~À¼, ßÈ\}|{[\̽ ¨ì。 Â]î´ㇲÉÒ¬~Í] 1. 6 MPa, ]^´ㇲÉÒ¬~Í] 1. 8 MPa, ]Á´ ㇲÉÒ¬~Í] 2. 0 MPa。 (5) ޝ¥¯°[\€´ㇲÉÒ¬_ `,@²ÉÒ¬?úïð>=«™ò,^[€´ ã<。 1. 2. 2  [8] ¦î ޝ ã;_[~‘:  安全科学与工程·131· ¼4 ½ ¾¿µ,À:‡ˆ¡¢›œÁ ,、 。  ,  389 ¥¦Àª«§,£ FISH Á¡§– 2D ,®¯ –°±, ®Ã ¬Â PFC  PFC 2D  , 2a  。   ,  ,  。   , 2b  。  –­ijŠ‹–¥£Å, ÆÃǁ È§¦Éʧ ¥¦È,  3 。 µ–°±Ë³, ²—® æ “ ³Å ” , »²µŽ‘, ̤ ²µ™ƒ†Žº§。 '3 Fig. 3 2. 2 PFC2D &XVWFG?: Ž‘’(1968 - ) ,“,”•–—,˜™,š›,œžŸ¡:¢£¤¥¦§,Email:gst1994@ 163. com。 安全科学与工程·135· 406 ø ù ú û [1 - 3] ,。  , , ­€‚ƒ„, †‡ˆ€‚‰Š‹ŒŽ、 ‘’“Œ”、•‘–—˜™š›œžŸ。  1  [4]  ( cavity ring - down spectroscopy, CRDS) ¡¢£ŽŠ‹¤¥, ¦§ ¨©ª«¬ 1 ®¯。 ¤ Ý ü ƒ ‚š, Fig. 1 1  Schematic diagram of cavity ringdown spectroscopy ts 。 ln R - 1 (6) °‰(6) è›,Ə¢µœžë, ¼ ½ÆÄ×ǰ¸¶·­†µ。 ¢Ÿ ì,¸¶·­ R ≥0 999, ¡ , ‰ (5) èÍ¢£ ¤ ¥ä, ¦¤ À¢í,‘ τ = t s / ( αL + 1 - R) 。 k=  ××ǂ τ=   À 24 þ ý ‰(5) æ,t s = t r / 2 = L / c, ‚¼½ÆĒê “”×Ç。 •Ė—˜ ­ãØ×, ™ãØ   ü (7) 1 -R 1 αL + 1 - R = =c α+ , L ts τ ÆĖ (8) Š ( ) (8) ­ãØ×, ™ α = 0、k = k0 , ˆÃ‰ α = ( k - k0 ) / c。 (9) èî , Æ     ¸ ¶ · ­  ï µ ™   ¢ µ  œ ž ë , ­ ã Ø    ƒ ° °±²›³´µ޶·¸¹º, ¢» ¼½¾¿°À¢Á¶·¸ÂÃÄÅ, Æ º¨ñ 。 ° ­ ¡ © µ   , ® ‡ ª Ö ¢ ã Ø ðãØÆÄ×ǧ ±²¶·¸ÇÈÉÊ·, ° ãØ ƒ ,ÑØÄË·ÔÈÙ,Æ «¬® ¯ , ß è ‡  á ° ã Ø Æ  Ö ¬  ë  。 Ë·ÌÍÎ϶·Ð ¾ÑҢӸ˷ÔÕ, Ö×ØÄ ËÔÓ͎Š‹ŒÚ‘ۏØÄ Ô。 «¾Ô¼½ÜÝ  ÆÄ ×Ç, Ú‘‰ ×Ç Þ,ßàᢼ½。 ¼½Œ [5 - 6] Ù ­ã؃ ‚ α,‚ L,ä ƒ×÷Œ‚ I0 , ¿å n ϶·Ô· R2 ,Ä Œ‚ I n ,„ Beer - Lambert ãØ [7] 。 I n = I0 ( R1 R2 ) exp( - 2 αnL) , µ n ¼½ÆĈ†¢ÈÉ×Ç t r = 2L / c,¦æ c ‚Æçãæ€‡“Œ,ˆÃ‰(1) á I t ( t) = I0 ( R1 R2 ) t / tr exp( - 2 αLt / t r ) , ‰(2) 节 I n = I0 e ( ln( R1R2) - 2αL) t / t r , (2) ts 。 ( ln( R1 R2 ) - 1 + 2 αL) ) (10) α= (1 - R) Δτ 。 Lτ (11) °‰(11) è›,•³µ¢×,¶·­ R ™ L ß´¿³µ, «µ¶‘ç× ­ãØ××Ç, ß臷 ­ã Ø    ƒ ,  ¸ Ô ­ ã Ø  ò Œ ×Ǚı ¹。 2 EDFA  º»  ¼ Ý ‰ ( EDFA)  ½ ¾ ¿ ¬ â À Í (3) ( DWDM) ¤¥ºÁáÂÓÍ。 º» (4) ¼Ý‰ÄˆÅÝ、 ÆŽ、 ÇÈÉ、 ªÊ ËÌ ‹‚ÍÎ。 Ïæóͺ»¼Ý‰ ( EDFA) ¡,‹×Ç τ= ( ‹ Δτ = τ - τ0 ,‘  (1) τ0 1 -R , 1- L τ ‰(10) æ,τ0 ‚ı²‘ãØ××Ç。 。 ± Ž ¶ · ­  ¸  ¶ · ­ ⠀ ‚ R1 ™ ×Ǎ α= Œé ±   ¸  ¶ · ­ ¡ Ž  , è  R = ¼Ýƒ„, ƒ„ÐÑ«¬ 2 ®¯。 ƒ„¡°ÒӉ、 ¬âÀ͉、 ÔÕô、 ºÖ t ™׬‰¹º。 ƒ„ØÙÔÕôõ̬ ‚ 980 nm,¾ÔÕôÚÝÔÛ­‚ 80 mW, 槡R1 R2 ,‘ τ= ·136·安全科学与工程 ln( R s -1 + αL) , (5) óÍÜöÔÕ‰, ‡Ýރ„Äߜìà÷ Þ4 ß 。  60 m 。  DFB ¶· ¨¶·„  ,  ¶ · ¶  · ¸ € ‚ ƒ „   ‰ †   FBGt1  FBGt2 ,, FBGt1   »‡ ¬¸ ¬¸ , ¼ PC ³»‡½¹  ,  ,FBGt2   ,  FBGt1  «´    º  ¬ ¸   ¾ ,   ¶·¬ ® ¿ À , » — ¼ Œ  ¬ ¸ ­ € 。       , ( PZT) ,  ­€‚, ƒ ( PZT) „ †, ‡ˆ­€‰   407 àÐá,º:ª¦«¬®¯€‚žŸ¨ 。  ( FBG)  ( PZT) ½ ‡。         †Á¾‡     Â, Š­€‚ƒ„ † ‹ŒŽ。 ‘’“ ‡ˆ‰­€, ƒŠ‹Œ。 ”Ž‘’ ¿À琍»‡ † FBG Á Λ , ė¶·‰ »‡ , ‡ˆ €‚ Š‹“”, •‰  , —— ­€,•‘’, –– ŒŽ 。 ¯¯ƒ°£¤¥ƒ° Åà  ¨ Ä  , ¦ Æ ˆ ‰ Å Ã Ç È Á ’ Å  ‹ŒŽ­€,  ˜™˜š。 Š­€‚ƒ„‰ ­€ †         Fig. 2 3    ‰ † 5 cm。 Æ‹   Ç     ‰   É Åà  , §¸Ê±Ž—Ÿ¡ , ƒ­±ƒ„° ­ÈÉÊËË 。 ¨ÌÌ Š ‹ ¿ , Í Î ¥  µ  ¶ ·   „¶¶ 5 ns, ÏЀ‚ƒ„ †Í‰ µ ¶ · ,  ¶ · •          ,Ò  ¬¸  , Ñ ˜–  2 ˆ  Erbium doped fiber amplifier •¯Ó ¯ † ƒ ° Š ­ ƒ „ †     ´ , ´¥²­†–– PC ³˜šÎ” 。 Ï´•‘’ÐÔÑ´Õ« 。 •  ™­›š›œœžŸ¡、 ž¢£ ¤,€‚ƒ„žŸ¡¢¥£¤›š› ¤, €‚ƒ„›š› ¤ ¦ †  1 33 μm  1 65 μm。 ¥¦ 1 65 μm  †§¨©§¦ 1 33 μm,ާ¨ª« 1 65 μm ‹©­€‚ƒ [8] „‰ †  。 ª¦«¬®¯€‚ƒ„°­±¬® ¨²³ 3 Ž´。 ­±¨¥ µ¶· 、‘’、 、  ¬¸ 、¯¯ƒ°、±Ž、 ²­、PC ³¹« ´ºµ   。        „° 。 4  ۏÜÝÞƒ„°­±¨, ÂÒ° Ó€‚ƒ„˜š¬®¿À­±。 ‡ß­±½ ,¥¦€‚ƒ„¬®¿ÀÔà, Õá­±, Ö ×  EDFA ¬¸âãä¬ ®¿À,ƒ Ž â ƒ„¬¸Ò ±å。 ‡ßæÔç•â, ƒÒ °ƒ„¬®¿À­±ØÙÚ。 -6 Í΀‚ƒ„° φ ØÙ 10 × 10 ~ 100 ×       ²­  ² ­ —   ­ €  Ö ×  Ø Ì ­ €  1 / e ¿ ,PC ³ÃÙ­—¬® ¿ À Ú  € ‚ ƒ 10 - 6 ˜š­±, ° 10       ¾× 10 × 10 -6 , ‡ßèé  Ù。 Û Ü ‡ ß  ê •    â  Å  0 001 dB,­±—— 10 Ù²ë 1 Ž´。 ¥ë 1 §——ƒ„¬®¿À °ìŽí,²³ 4 -6 -6 Ž´。 ‡ß CH4 ƒ„ 10 × 10 ~ 100 × 10 Ý    Fig. 3  3  Gas concentration measurement system Àµ° ²³ 5 Ž´。 †½î¿À ¾ïðñò -6 ‡ß ó  € ‚ ƒ „ °  Ø Ù  110 × 10 ~ 200 × 10 - 6 ˜š­±,­±°À‘ 10 × 10 - 6 , ‡ 安全科学与工程·137· 408 – — ˜ ™ š  10 。  0 05 dB, 10  2 , 2  œ œ Ÿ 24 ¡ ž 2 Table 2   6 。 -6 -6  CH4  110 × 10 ~ 200 × 10    Gas concentration and ringdown time φ / 10 - 6 τ / μs 2 120 55 3 130 39 4 140 31  5 150 25  6 160 22  7 170 20  8 180 18  9 190 16 10 200 15   7 。  ›  1 ,        110 90   4 Fig. 4   Relation between gas concentration and   corresponding ringdown time                6  Fig. 6         Relation between gas concentration and corresponding ringdown time   5   Table 1   Relation between light’ s absorption   Fig. 5  and time with CH4 1        Gas concentration and ringdown time        φ / 10 - 6 τ / μs 1 10 195 2 20 98 3 30 60 4 40 41 5 50 32 6 60 26  € 。 ‚,ƒ„ †‡ˆ‰, 7 70 22  8 80 20 9 90 17 10 100 15  7  Fig. 7   Relation between light’ s absorption and time with CH4   ­,  Љ,   ‹。 Œ Ž‘,   „‚’“Œ EDFA ­€‚ Ž”ƒ„, ­ EDFA ­€‚ Ž”†‡, ˆ‰„ ·138·安全科学与工程  ,‰•。 Í4 Î 5 (1) : 9 - 10. [3]  [4]  。     。 ,  ­€‚ƒ, „ ƒ,   [5] €‚†,    ‡ˆ。 [6] ‰ [2] [8] –: Ž—˜™‰Šš, 2008. , ›. œ† , , ¥¦ˆª ‰Š[ D] . : «¬™, 2012.  MALARA P, MADDALONI P, GAGLIARDI G, et al. Combining a differencefrequency source with an offaxis highfinesse cavity BAER D S, PAYL J B, GUPTA J B, et al. Sensitive absorption measurements in the nearinfrared region using offaxis integrated tics, 2002(5) : 261 - 265. [7] “”ˆ•[ D] . . © cavityoutput spectroscopy[ J] . Applied Physics BLasers and Op  ‹Œ。 . Ž‘’ , ›. £‰Š (14) : 1304 - 1313. Š : , §, [ J] . ¤£¤™¨, 2006, 27(10) : 1276 - 1278. for tracegas monitoring around 3 μm[ J] . Optics Express, 2006  [1] 409 ÏÐÑ,›:œ© ®. ‰Š[ D] .  : «¬™, 2010. .   žŸ ª¥¦‰Š[ D] . ¯  °±: ¯°±²³¬™, 2012.  (  žŸ¡¢£[ J] . ¤¥¦†£, 2013, 6  ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 (  400 ) 4 ´€ ƒ µ œ  [ J ] . ±   ² ¬ ™ ™ ¨, 2012, 43 ( 2 ) : 158 - 162.   (1)  ­‘ ‚¶ƒµ 50% 。 (2) ² [7] ·¸¹. ´€™ - €´•ƒ‹ [ M] . žŸ:€Ž²º [8] €´€‚­„³ ƒµ·†­† ,‡ 7 ¸¹º »ˆ‰„。 ·‚ (3)  7 ¸¹º ·、 €´€‚­ƒµ€„œ [6] Œ·¼Ž†·, , А­† † ™‡ 。 ‹ : [2] [3] [4] [5] €ˆ•‹Š ‰Š[ J] . ‹€Ž, 1998, 26(12) : 3 - 5. “‘’, “¾­, ‰ ”, ›. ·½¶’œ‹’•³ƒ [ J] . ”²€Ž, 2012, 39(6) : 736 - 739. — ”, ˜ . ” ¿™š › À ´€ƒ µ œ    œ¢, £’. œ EKF ™š´€ƒµ¼¤¥ƒ¦œ [ J] . ¤£¤™¨, 2011, 32(2) : 329 - 335. ¨, ‰ ½, ¾, ‰¿Ã, ›. ˜Ä , ©ª. «•¬Š–”®Á¯°™š » ‚­ƒµ´€¼™ À¤ ¥ » †   Š   [ J ] . Å Ä ™ ¨, 2005, 26 ( 2 ) : Á [ J] . Â, Æ ÃÄ. ‘’ Å Æ ¶š ˆ †ÇÈÉ Ê [ J] . ÌžÍ Î¬™™ ¨: œ ˜™ », 2005, 26 ( 56 ) : , ² ¾Çȧ›˜™¥¦, 2010, 6(1) : 100 - 103. Ë. ™š´”€ƒµ‡ †Ž†Éʃµ Œ [ J] . žŸ¡¬™™¨, 2009, 33(3) : 22 - 25. § ¼, 1986. 21 - 25. ˆ, ‰Š, ‰‘. ·½¶’ µ·– [ J] . ´”””, 2002, 24(4) : 3 - 5. 107 - 110. [9] [10] [1] , ³´. —®Á¯°µ¶™š´€ƒµ‰Š [11] [12] [13] ²ÏÐ. ‘’ËÌ €ˆ•Ñž‰–¹º Ìǘ¥¬™™¨, 2011, 31(1) : 14 - 18. ÒÓ. MATLAB Ÿ ¼, 2012. Öר, Ù. [ J] . [ M] . žŸ:ÔÕ¬™ » €‚­¡•ª¡•ÚŠ‰Š[ J] . «Ìێ˜¥, 2008(1) : 20 - 23. (   ) 安全科学与工程·139·  29  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  07  Eclat  , (    July 2019   ,  150022) ": ­€‚ƒ„ 、† 、‡ˆ‰Š‹ ,  ŒŽ‘’“, ”•–—˜ Eclat ™š‚ƒ› ! , , Vol. 29 No. 4  ¢£¤¥,¦§¨‚ƒ„ 、† 、‡ˆ‰©ª «¬ ¡®¯°±² Œ¤¥³´,µ¶·¸¹º»、¼½、¾¿ À™‰ÁŒÂ͏,ÄÅÆÇÈÉ¢ œžŸ¡ ÊËÌ͚。 ÎÏÐÑ,Eclat ‚ƒ›œžŸ™šÒӝԁ, ÕÖÐ׍ØÑ قƒ„ ÚÛ。  #$%:‚ƒ›œžŸ; ; ; Eclat ™š doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 04. 024 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2019)04- 0515- 06 +./01:A Gas disaster early warning model based on Eclat algorithm Zhao Yanqin, Zhang Heng, Tong Chaodi ( School of Computer & Information Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper proposes a gas disaster warning and data analysis model based on Eclat algo rithm, a model building on monitoring data such as gas concentration, temperature and wind speed , which is designed to effectively identify the implicit relationship between monitoring indicators in histori cal monitoring data and improve the efficiency of association rule mining. The research involves inputting data samples and tags into the model, generating association rules by extracting frequent item sets, prun ing, and calculating confidence, verifying the method using the data of a coal mine. The results show that the Eclat gas disaster warning algorithm with a higher efficiency can represent the relationship between the indicators and the gas concentration. Key words:gas disaster warning; association rules; data mining; Eclat algorithm 2345: 2019 - 04 - 16 6789:  ­€‚ƒ„ †‡( MTKJ2014 - 275) :;<=>?: ˆ‰Š(1975 - ) ,‹,ŒŽ‘’“”,•–—,˜™,š›œž:Ÿ¡¢£、¤¥¦§,Email:982764511@ qq. com。 ·140·安全科学与工程 516 0 3 4 5 )  + + 1 29 7 6 {<³,! 1 ´。   ,   ,  [1]    ­ , € ‚ ƒ „ †  ‡ ˆ ‰ Š “ ‹ŒŽ ” ‘’, “”•–—˜™š›, œ žŸ¡¢£¤¥¦§–¨©ª«˜™ ¬,®¯°±²³´¬µ¶·—–¨¤¸–¨¹ [2] º»¼½¾¬µ¶–¨¿À 。 “Á¯°ÂóÄÅÆÇȳ´§Éȳ´。 Çȳ´‰ÊËÌ、¯°ÍÎϲ®³´¢£,ÐÑ ‡×ØÙÚ¦,˜ÛÜÝ ÞßàÓÔáâã。 Éȳ´‰äåæ² 1 Fig. 1  Gas warning model ÒÓÔ¢Õ ֙ ³´ †çèßàéꜳ´ëìáâ,íÉȳ ´î¨ï¢£–¨ðñ³´©ª¦ò。  З–¨¤ªص¤¶", ì Ð>= ªŠ>·ص, ¸¹ص܉‘ óŠŒôõ²、žö÷øùú±²、û² ‰Šüýþÿöéê,~} Ÿ¡、|÷ùú{ ‡×ªÐ [6] ‡×Ú¦˜®>=<; 。 Я —[\ù®]^Ÿ¡ ¯°ØÙ¥‡_é。 ` @[3] ¬?¶¿>=<;»¼Âó´:/,‰ ÿ¢£.´–¨®-,,  Apriori »¼¹ºÿ ö¢£Ü{>,Ðÿ¢£–¨¿À³´ ÂÇצ。 ®¶¬³Ä©ª+¬? [4] [5] ¶*)¼ 、(—'¼ ,í&¼Ð  ИÛ,³´©ª²« ¬。 ®¶¬¯°.´–¨¹º ¦, ¬? ö¿ Eclat »¼¯°³´:/, – ¨–¨ ë,%$ - –¨¤ ,œŒ ÿ¢£.´–¨ðñ–¨¹º, žá⢣Ü{>,³´ ØÙ‡×Ú ¦,®Œ #¬µî¨,# œ ‡×Œ ØÙŠ ­?€Ë,‚ƒØÙ‡×。 1  ¯°„?、¯° †、‡ÂþØÙˆ‰ÓÔ ³ÖŠ‹Œ 。 $Ž, ËØÙ³´ï %¢£–¨‘?Š’“”•–Ö—&¼, «˜ –¨™š.´¼。 ™š.´¼›ùÿ––¨ù ¡=,º»¼Øµ½ —¾  °ÂóÄ",Ë>=<;œ.´–¨ðñ0», ³´¯°ØÙ‡×Ú¦。 >=<;¿À´®Á X →T Â{,’" X、YT à X∩Y≠ ,<; X→T ޾ X ¸ëÄ Y  ?ÅƖ®<; X → T  ² sup,Ç,ÐÈÛýÏÝ1 3 þɾ , £ \¤±²Ý1 1 þÉ.´–¨–® 50 , ¸¹<; WD→CO ²sup(WD→CO) = 50。 S = sup( X →Y) = | t( XY) | = sup( XY) , <; X →T Šœ² rsup( X →Y) = <; X →T ʃ² (1) sup( XY) , |D| conf( X →T) = P( Y | X) = sup( XY) , sup( X) (3) ":X、Y———¥Ë%¤; T———ص¤¶; D———–¨¤–—; P———ÌØµÅ{ X ÍÎ  Å{ Y ¾Ú¦; sup ———–¨¤"Å{ص; rsup ———Šœ²; ®œž–¨,éŸ,`"Я°.´–¨¿À‘ ¡¯°³ÄÁ, ¢¯°±²、 ýÏ、 £\¤ conf ———>=<;ʃ²。 ±²、¯°¥?—、 ¯°¦—、 ¯°§Ìþ.´¨ – ©–¨ª–¨«", œ.´•€¬ Ж¨ÛÏÍÎ .´–¨ðñ®¯、 °#、 ±²þ–¨³Ý#, Ë ‘¡–¨¹º:/©>=<;, ´?–¨" (2) , »¼Ðñã2"ÑÒ ÓÿÔ¾ÕÖ× Ø»–¨Ù×%¤§< ;,éŸÑÒйºã2"ÚÛÜÝšúÞ ½¾ßà%¤§<;, ²§Êƒ²%¤ 安全科学与工程·141· ÉÊË,”:̓ÍÎÏЕ– Eclat  Ç4 È ,, [7]  ,  sup  conf  。  minsup  , min , conf   2. 2 §™Èš£É ­¡’ Ë  ,  ­€ †  。 Eclat ˆ‰ ­ ­,ŒŽ ‚ƒ„ ‘‚ƒ†‡,’  Tidset ¤¤¥б£ ˜Ž, ‘’“””•–™‚ƒ‘ ( ˜Žœ™š) ¡ž¢£ ­›、TID ­,›œžŸŽ „ ¡žŸ ­,‘¤¡¥¦,§¨ › TID,©‚ª£•。 2. 1  «¬ Tidest ®­› X, ¢£¤¥› X  ˜Ž TID ¤¯ X  Tidest。 °¦,  1 , ¤¥› A1 ˜Ž£ 4 Š, › Tidest ±§ {1,3,4,5} ,² T( A1 ) = {1,3,4,5} 。 ‹ ­§³›¨¤¥ ´‡,Eclat ’ ’Ùڗ ­µ › Üãä, Ô † ·Ôèéê ­,¼½Š¶¾³®。 2. 3  Eclat ¿ ëìÀí¨îÀ‡ 。 ëìï𧚣³—£ÁŒ´‡£ñ ¤, ¤ÑÒÓ£ÁŒ¥、©òܤ ëì,ëì£ñŒ¯Œëì,ë ­¨À 1 , µ 1 ž—£ÁŒ  ™ø¤,—£¤¥¨À ­ ,ó£ô„’“Œëìù””Ö,õÃÁ ­² † Ű。 µˆ  Vertical database ˜ŽÆÇ ­。 ÷úÄ””֐—ÁŒ¥‚, ԍ 。 2. 4 Eclat  « 1 (1) ­° Eclat ¦Ã: ‹ ­, ¨À¢£›¨ —õ˜Ž¤ TID, ¦› A1  TID  {1,3,4, 5} ,¢£› TID ¿•, ¨À—› ¦ T( A)  4。  sup,û minsup  3, A1 1,3,4,5 B2 1,2,3,4,5,6 ¼ C1 2,4,5,6 D1 1,3,5,6 E1 } 。 E1 1,2,3,4,5 ·142·安全科学与工程 ­ж, Ì͍ ç», ¦¶ÌÍè, ­˜ ­š ­ž 1 ¢,­€‹ Table 1  ­,  ¹å,抶º ­ ,Á§¯©¨À,ÂÁà 1 »ÝÞµßà ­§’ ìó£ô„’“Œë쯔”Ö。 šŠ²º,²º TID ¬®¿•,¨À¯ À ·¸â ´±³«, Û܂»,  。 › ÌÍ᫉ Ï ‚ƒŸˆ§õöÂ÷, ÌÍ ‹ 𾦠1 ¢,  I / O  Ú  ¥ Ž( ²º) §«›»¼½šœ™。 ‹ ĉ   ›¢£˜Ž —¶·­,©¸¹Ÿª„,‹  ” 。 ­³««œ,— Ø ˆ‰“、Š”•–‚—‹Œ 。 Eclat —˜š ԍР¤¥‚¡œ¨À k ,k  ­ 。 。 «ÕÖ×,k - 1 ² ¢¤¥б£  Œ‹ [8 - 9] ‹ › ±Ï 2 б,2  ­,  Ï 1 ÑÒӣб¥ ­Š———‹ ­€ Ӛ [10] ª £ Ð ±  ˜ Ž ­‚ƒ, „ ‡ ÌÍ。 Eclat ,¢£›¤Ï 1 ,1  ­   , , Ê ­, ’¥ ­­€ˆ§‹ ‚— Eclat     。 2 517  , ,  min minsup ›µÜ ,¤ãä,ü sup 3 › ‡‹ 1  L1 , Å° L1 = { A1 ,B2 ,C1 ,D1 , (2) µ—£›™ýþœÆ›˜©, ¨ ÀÿÞ。 ¦› A œÆ B、C、D、E 518 Ó Ô Õ Ö ,  2  { A1 B2 ,A1 C2 ,A1 D1 ,A1 E1 } ,  2  3 - ,  。  TID   TID,  T( A1 B2 )  T( A1 C2 )   T( A1 B2 C1 ) = 2,  2, { A1 B 2 C 1 }  。 T   Ù Ù †‡  Å。 ÀÁŠ‹ŒŽ’¨¡¢¹ºÆ²›œ³ ´°,¨ (2)   €, ‚ƒ ­ ,·¤­¥® ( φCO ) 、 , , 2 Š。 “‰ F[ I] ( D,σ) D i [ ] ← { } , ; “ i  ; D i ”• for all j ∈ J,j < I do ; C ←Tid( X i ) ∪Tid( X j ) ,  Gas data transaction set φ CO / % ρ DW / mg·m - 3 φ WS / % ŒŽ θ / ℃ v WD / m·s - 1 F 001 3. 97 21. 73 0. 42 17. 34 3. 2 1 002 8. 35 11. 20 0. 11 16. 80 1. 8 2 003 11. 45 9. 52 0. 21 20. 13 2. 5 2        876 16. 92 26. 89 0. 49 11. 34 1. 0 3 877 10. 40 14. 30 0. 32 14. 21 3. 6 1 878 13. 17 10. 50 0. 81 13. 58 1. 7 3  C; – º‘Š‹ Œ Ž     »  , ¨ Ê Å ¬ ¼ Æ if | C | ≥σ then D i ←D i ∪( j,C) ;  Table 2 : F[ I] ∶ = F[ I] ∪{ I∪{ i} } ; € ¯® ( ρ DE ) 、 µ¸¹‹£›¾š¿À 2 for all iJ do,J ‹ D  ; µÇ²¶Œ´  ,  F[ I] ←{ } ,“‰”• ­ ‰,  ‘’ † ²ÃÄ Š‹®( ρ WS ) 、  ( θ ) Ȱ± ( v WD ) ½¹º£ ‰Š‹ D,ŒŽ I,I  J, ˆ ®¶、 ±Â ±Â‰´µ– €„。 Eclat  29 Û Ú Áž。 Ɉ¦§、 «Œ´‰ T (3)   Ø   minsup       minsup,    × ‚—˜™ƒ‹; ²–—› œ Ã Ä , ² ¨ Ê Å  ¡ ¢   € ½½Ë­¾Ìœˆ‰ ° Š¨ÊÅ ŸÍ°‰ , Ì±ÂË­ˆ‰ÃÄ 。 End。 Î„¡¿‘„˜Š‹ŒŽ°½Å ·²¤­¥® 、 Š‹® 、 Ͻ½½ÊÅ 3  3. 1 ¡¢ €  „ †‡ˆ‰, Š‹ŒŽ‘’š“” 、„•–—、˜™š ›。 œˆ‡ ›„˜ 2018 ž Ÿ¡¢£¤ ¥¡¢œ¦ž, §¨ ¡¢©ª ÊÅ  Ð  Á    、  、 µ ­ ², §  Ͻ½   Ñ Ò 、 Ÿ Í °  、 Ï  ½ ½,  € 1 ~ 3 ‰Š , Š‹®½ÊÅ®½­²È ‰Š‰ 3 Š 。 Table 3 «¬¡¢Ÿ¡Š‹®¢£‰、  ¤­¥®¢£‰、 ¯®¢£‰、¢ £‰、°±¢£‰‰ 2 Š。 ²‹¡¢‰€ “”’¨©–—,  ¦§, ¬›,³´µ– ¯°²‰¹º€ ®¶’·¸ ¦§,¡¢•»Ž、˜ §ŒŽ、„¼½’›¾š¿ÀÁ¬›¹º,œˆ 3  Monitoring data classification ½½ φ CO / % ρ DE / mg·m - 3 φ WS / % θ/ ℃ 0 ~ 0. 20 0 ~ 15 0 ~ 1. 5 1 v WD / m·s - 1 F  0 ~4 0 ~3  4 ~ 13 4 ~ 15 0. 20 ~ 0. 65 15 ~ 27 1. 5 ~ 3. 5 2 µ 13 ~ 20 15 ~ 30 0. 65 ~ 1. 50 27 ~ 40 3. 5 ~ 5. 5 3 ˜ ª¢£, «¦  ½ Ë ­。 ‚ , ¡ ¢   À  © Ɉ   š ‚ ­     ƒ     ‰ 4 Š。 安全科学与工程·143· çèé,š:¡¢º»¼½ Eclat ª« ˜4 æ 4  φ CO / % Eclat ª«©  Table 4 Complete data set ρ DE / mg·m -3 φ WS / % θ / ℃ v WD / m·s -1 ¬2 ‹ F 001 A1 B3 C2 D2 E2 F1 002 A2 B2 C1 D2 E2 F2 003 A3 B2 C2 D2 E2 F2        876 A3 B3 C2 D2 E1 F3 877 A2 B2 C2 D1 E3 F1 878 A3 B2 C3 D1 E2 F3 3. 2 Fig. 2 0. 3、0. 5 ,­€‚ƒ。 „  †‡ˆ‰, 5 Table 5  5‹ Š 。 2 ˆ‰,ˆ‰• , Á Ÿ,±  ª«,´²µ¶·¸ À¶· ¡¢º» U Apriori ª«,Eclat Œƒ²ª« ­ À¶· Ã, ÄÅÆÇ£¤,CO › O,01›Ȗ—ƒƒ„,ÉX ŒO ޱ 1 { E1 ,B2 } A3 0. 223 0. 973 3. 72 2 { D2 ,E2 } F2 0. 236 0. 872 3. 48 3 { C2 ,D3 } F3 0. 241 0. 986 4. 57 „¨,Š‹¡¢›01›Ê,È 4 { A1 ,B2 } E3 0. 291 0. 847 3. 72 ¥¦§‘@,YZ2OƒŽŒÐѰ, 5 { D3 ,B2 ,C1 } F2 0. 302 0. 921 4. 89 ƒ2Ò£Ž¹Ò[“ÈÓ™‚。 ‘†‡,ˆÊËÌͻ̓01›;ÎÏ2 ަ§Í‰° , 2–—š2ƒ Ô¹Ž¦§¸”Õ 1 Ž‘’ 0 ≤v≤1. 5 m / s,01“ P 4% ≤φ≤15% , ”• CO “P–— 13% ≤φ≤20% ,QR‘’˜™š , 01“P –—š›G,  CO >œ@š žŸ> 97. 3% 。  3 ¡¢–— 0. 20 ≤φ≤0. 65, 2 –— 27 ℃ ≤θ≤40 ℃ G, ”•ŽSœ@ –— 3 ,QRŽ£¤Tƒ‘@,¥ ¦§žŸ> 98. 6% 。 5 Ž2–— 27 ℃ ≤θ≤40 ℃ , š ¾¿†‡ €•Ž£¤,CO ›‘’、 01    ”¹Ž¡¢º»¼½,  List of association rules  ­ Comparisons of algorithm run time ›™‚   ³— Eclat  , N M,            J     。 ¬ 2 ®V, –¯° UŠ #Ÿ。 MySQL L, L。 M  ­ ,Eclat ª«±W I / O £T°Œƒ²ª«   Windows10   ,  K Python 2. 7   519 ‘, 5  ֙¶·‚׎ QRަ§¥ØÙÕµÚ ,Ù,´³—ˆ‰¡ ÙÛ’£“ ¢¦§¼”ÕÜݎ×¥”•\]。 4  ²Œƒ ¡ ¢ ¸ ”    ˆ ‰  Ÿ, Œ • ³— Eclat ª«¡¢º»¼½ , –Ø— ˜Þß - ¦ ™ ­  à š  › œ á   ,  U — Apriori ª« , –âµ¶·¸”  ˜ œ 01“P–— 15% ≤φ≤30% , ¨¡¢–— 0 ≤φ≤0. 20 , ŽSœ@š –— 2 š ,  ^ž“² µ ¶ ·   , ˆ ‰ • _ µ _ Í    ¦§‘@。 ä , ± ©,Apriori ª« ·144·安全科学与工程 áàš› , T°ãˆÊ²ª« , `aà  。 >À¶·¡¢º»å 520 Ž ‘ ’ [2] [3] [4]  .  , 2013.  :  , .  [7] , 2018, 49(3) : 98 - 101. , .  [8] ­[ J] . € ‚ƒ, 2017, 26(7) : 50 - 55. , , „, . † ‹Œ[ J] . Ž‘’ , [9] ‡ˆ‰Š “, 2017, 27 (5 ) : .  DE - EDA - SVM  [10]  , š,  , .  ­›œ€ ‚[ J] . €‚ƒ“, 2019, 42(6) : 1218 - 1231. ž, Ÿ. ¡ Eclat ‚¢ ˆ£¤€, 2018, 39(4) : 1059 - 1063.  ­, €‚ƒ, „ †, £[ J] . €‚ƒ . Eclat ‚¢œ¥¡[ J] . €‚ƒˆ, 2010, 36(23) : 28 - 30. Anik D, Mohamed M A, Ali G. Using trajectorylevel SHRP2 naturalistic driving data for investigating driver lanekeeping abil ity in fog: An association rules mining approach[ J] . Accident ™“, 2016, 29 ( 2 ) : Analysis and Prevention, 2019, 129: 250 - 262. Li T, Li Y. Mining of the association rules between industrialization (   , ”,  •– 285 - 289. [6] ¦ 29 § “ [J]. Journal of environmental management, 2019, 246: 564 -574. [ D] . [ J] .  472 - 476. [5]  level and air quality to inform highquality development in China. : [1]   [ J] . —˜ ) 安全科学与工程·145·  26  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016  7   Vol. 26 No. 4 July 2016  , (  ,  150022)  ,  - , 、 ! ":  、、, ­€‚ƒ„ † ‡ˆ‰Š。 ‹‰Š Œ Ž‘’“”‘•,­€  ‰Š。 –—˜:™ š›œ,Œ‚žŸ,ƒ„ †¡¢£žŸ¤¥¦,  𛧍©ª « ¬®。 ŒŽ‘”¯°,±—‘Ÿ ²³´µ¶·³Ÿ ‚。 #$%:;  ‚; „ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 008 &'()*:TD713. 1 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0387- 04 +./01:A Experimental study on effect of coal dust on gas explosion shock wave ZHANG Yingxin, LI Shichao ( School of Safety Engineering, Heilongjiang University & Science of Technology, Harbin 150022, China;) Abstract:This paper seeks to delve deeply into the effects of coal dust on gas explosion shock wave. The study provides an insight into the law underlying the propagation of shock wave in the explosion pipe lines when it comes to the explosion overpressure, using the gascoal dust explosion experiment system, gas and air mixture explosion, and dust, methane and air mixture explosion experiment. The research finds that the presence of coal dust contributes to an increase in gas explosion overpressure, coupled with an initial increase and subsequent decrease in explosion pipelines, and is responsible for a change in the upper limit and lower limit of the gas explosion. The comparison of the coal sample indicates that the lar ger volatile matter is more likely to produce agreater explosion overpressure. Key words:gas explosion; shock wave overpressure; explosion pipeline 0    ¥¦§¨©¢ª«¬©®¯°±²³ ´。 µ®,¶š›·¸¹®º¢š—»¯°¼ ½¼¡¾¿。  ÀÁº¡ÃÄ 、 [1] ÅÆÇÈ、¼½¼¡¾¿É 。 ʦËÌ® , ÏÁÂÊБÑÒ ÀÍÎ  ÓÔÕÖך›。 ¦ØÙښ› ۗ ÜÝ ÞßàÁº¡, áâã¯äØå æ çèéê,ëÞßš‘ÑÒÓæìíîï。 ðëÂ, š ñò®óËÌš› Ÿ¡ñò,ôõۗö÷。 øÐùàú§ ­ ¯û,ü ¯ýþÿ~ Ÿ¡ñò£¤˜} 2345: 2016 - 06 - 01 6789: ­€‚ƒ„ †(50904026) :;<=>?: ‡ˆ‰(1978 - ) ,Š,‹ŒŽ‘,’“”,•–—,˜™:š›œž、 @ 126. com。 ·146·安全科学与工程 Ÿ¡¢£¤,Email:zhangyingxin01 388 ö ÷ 。 、、  ,   [2 - 5] , „ †‡ˆ‰Š   ­€‚ƒ ‹ŒŽ‘’‚ƒ“”•–。 —Š˜™š, ›œž Ÿ ¡¢£¤€¥ ¦§ ‡ˆ‰‚ƒ, ¨ † ‡ˆ‰©ª«¬®¯, ° ±²³ ´µ¶·°¸¹º»¼ ½¾¿À。 2 1 ó ô õ Î   ê 26 ù ø  ܟ¡ªÌ¢、 ¡‡Ì¢、 Ì、 £ [6] ͣ뤥¦ ,׎ ÌìŰ¼»ªÞ‡ˆ‰ ¦à §¨Ì¢œè。 ›©°ª‰Ò«² ய’ 3 é“。  -  ÁÂÃÄ,ŰÆÇ -  °¸Èɋʝ 、 、 ËÌË ÍΤ 。 ÏÐÃÄÑÒÓ¶Ô ÕÖ,׎ŸØÙÚÛÃÄ、Ô¦ÃčØ ¶·ÃÄ( ÜݪލÛß )。 ÒÎÃÄÔÕ à ‘’‹,Å °á¡¢ ,à 1。          ¬, e °±ÞÙ; p ªÞ; ρ ²; u ³´; c µ; t í; γ æ¶· 3 Fig. 3  Two wave structure Ñ 3 Å,¸¹‡ˆ‰ºî»‘’Ûß ºîŠ ¼‹ ‰¶½Òо¿ «À,Áª‰Ò«。 ÂÌ«¦§Ú̏à '()*%& !"#$%& +,-. +,3456 /012%& Fig. 1 !7 89 :; )* <= %&  1 、 Gas and coal dust explosion experimental system -  ÃÄ,›œÔ¦ÆÇ -  ¦ Õ , Š   Õ ¦àŠÌ à¸Èɋʎ‡ˆ‰©ª‚ƒ。 Ò£§,§ÆÇ ,† 0. 18 mm ,⏠¡¢ ÆÇãä¶·¶、¶、 å¶æ。 ­€‚çƒÆÇ ­„ , ÜÝÚۆ ªÔ¦œè。 ŠÌ ‡ˆ、 Èɋʉй ‹ŒŽªÞ‘‘ˆ,’ 2 é“。 1 ~ 6 ”²ªÞ‘ ‘ˆ,• à ‹– ,—˜™Úۚ ™› d ² 50、225、375、440、515、590 cm,êÐªÞ ‘‘ˆœ†Ì àÓ,²žå‘‘ˆ。         Fig. 2  2  Schematic diagram of sensor installation position ¥½Øíت¦à,¼ðñÄÖ。 Ì ¢¼»Øíت¦à¥ÅÌ¢«¦àÆÇÙÆ ÇÈ,¥½òŸ‰Éʝ¸¹‡ˆ‰。 ц¸¹‡ ˆ‰ΆÛߺî,Ì¢‰ºîŠË¸ ¹‡ˆ‰Ì ÍÊ«ÆÇ‘’。 3  3 1  ÎðϝÐј™, Š àÔ àÒ¶ m ² 6% 、8% 、9. 5% 、11% 、13%  、 Õ¦§ÆÇ 。 Ϊޑ‘ˆÂ ÓÔ,ÄÕÖ 1,©ª¶–‚ƒ 4。 ¦ Table 1 1  ­€‚ƒ„ † Statistic values of measured points in different concentrations of gas explosion ©ª / MPa ÂÚ 6. 0% 8. 0% 9. 5% 11. 0% 13. 0% 1 0. 480 0 0. 753 1 0. 975 9 0. 700 5 0. 674 1 2 0. 451 6 0. 719 0 0. 896 3 0. 653 3 0. 637 6 3 0. 501 3 0. 767 0 0. 932 0 0. 690 1 0. 683 0 4 0. 476 6 0. 745 9 0. 909 5 0. 647 1 0. 602 5 5 0. 466 8 0. 728 2 0. 886 1 0. 605 8 0. 527 1 6 0. 443 5 0. 700 1 0. 865 8 0. 549 5 0. 433 9 安全科学与工程·147· ˜4 ™ 389 š›œ,ž:Ÿ¡•–¢£                             4 Fig. 4 3 2  Peak distribution of gas pressure at different con centrations ,  1、2、3,   2。    350 g / m 。 3 Fig. 5 2   Industrial analysis of different coal samples      1 21. 00 37. 00 2. 20 2 38. 36 20. 37 1. 92 3 32. 01 37. 59 1. 45 % 6% ~ 13. 0%  ,  ,  6. 0% 、8. 0% 、9. 5% 、13. 0% , , 13. 0% ,    , ­  €, ‚ƒ,  9. 5%  5  1   1   Table 4  4,•–ˆ†‡ 4 Statistic values of measured points in different concentrations of gas explosion ˆ / MPa Š‹ 4. 0% 6. 0% 8. 0% 9. 5% 11. 0% 1 0. 422 4 0. 597 4 0. 791 5 1. 399 5 0. 801 5 0. 6915 2 3 4 5 6 0. 410 0 0. 457 4 0. 416 6 0. 399 5 0. 375 8 0. 540 4 0. 608 0 0. 548 8 0. 504 2 0. 481 8 0. 763 3 0. 798 4 0. 777 1 0. 751 6 0. 720 9 1. 268 0 1. 557 6 1. 479 0 1. 147 9 0. 896 3 13. 0% 0. 781 6 0. 6516 0. 818 0 0. 7180 0. 801 1 0. 6871 0. 779 9 0. 6599 0. 759 2 0. 6292     Statistic values of measured points in different        concentrations of gas explosion      6. 0% 8. 0% 9. 5% 11. 0% 1 0. 711 9 0. 857 4 1. 484 5 0. 845 9 2 0. 689 5 0. 827 0 1. 348 9 0. 812 2 3 0. 736 7 0. 894 3 1. 656 8 0. 857 9 4 0. 705 9 0. 867 3 1. 536 6 0. 838 1 5 0. 671 6 0. 839 7 1. 325 7 0. 815 9 6 0. 651 3 0. 807 1 1. 159 0 0. 795 7 ·148·安全科学与工程 ˆ 6。  2  ˆ / MPa Š‹  ‰Š, Œ‹ Ž”‘ ’ “, 9. 5% „ ‚,   Table 3  Pressure curve of the first pulverized coal gas explosion ,„ ‚。 †‡  ­€‚ƒ ‡„,  3, ˆ‰†‡ ˆ 5。 3    No. 2 ,‰ŠŒŽ‘ 4% ~ 13%  ’“ , ‹ 4%   Table 2    Fig. 6 6       2  Pressure curve of second pulverized coal gas explosion  3 , 13. 0%     ,  ­ €,”—‚ƒ 9. 5% „ ‚。   5 ˆ 7。 390 É Ê Ë Ì  5  3  Table 5 Statistic values of measured points in different concentrations of gas explosion  / MPa  6. 0% 8. 0% 9. 5% 11. 0% 1 0. 751 5 0. 879 8 1. 519 5 0. 850 2 2 0. 710 0 0. 812 1 1. 428 0 0. 803 3 3 0. 806 7 0. 938 4 1. 697 6 0. 876 7 4 0. 765 9 0. 897 1 1. 569 0 0. 869 2 5 0. 712 8 0. 823 8 1. 427 9 0. 832 1 6 0. 686 3 0. 787 6 1. 316 3 0. 800 1     Fig. 7      3  Æ Ÿ 26 Î Í ,   ,  。  3   1 ,  1     2  ,   、­、­,€ ,­ ‚,­ ƒ „ ƒ ( ­†‡ˆ € ) 。 €‰‚Š、 ‹ ŒŽƒˆ„ †‡‘’“ˆŽƒŠ‰ Š‹”‡、•‰Œ‡、 „Ž–‘„’、 Žƒ —‡、˜™“、 ˜”•š–—˜›œ, Ž ƒŠ™š–›œ,  ™žžŸ€‰‚Š, ¡ Ÿ€¢£˜ € 11. 0%  © (13. 0% ¬® ) ª™‘ «( ¯«†‡« ¬®¯°±°² ) , ¦³•±´Ÿ™µ¶²©。   7 Æ  § ™ ­   ( ‘ « † ‡      £ 5. 0% ~ 15. 0% ) , ž¨€ 1  3 ©    Ÿ¡¢’¤¥”•( d £ 375 cm) 。 ¦§、  ¨©¤¥ ª›œ,¦ 6 ˆ 2 Ÿ 4. 8% Œ‡   Ä  Pressure curves of third pulverized coal gas explo 5   (1) ,  ¦§、  , sion 、  , 8。  Œ‡  。 € ­‚, ­   。 , „ ƒ (2) ¤³ , ´­、  ™µ¶²©, ˆ ­   ›œƒ。             : [1]   [2]   Fig. 8 4 8    [3]   With coal dust and coal dust free gas explosion o [4] verpressure mean contrast curve [5]  ,  、  ,  [6] ·µ¸, ·¹º, »¼½. ¶·¾¸[ J] . ¹º» ¼¿À, 2011(6) : 36 - 38. ·Á©,ÂÃ. ¿Ä½‡¢‘¢ÅÆ ›œ[ J] . ¾¿, 2013, 33(4) : 415 - 419. 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School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Coal Bureau of Baoqing County in Shuangyashan, Shuanyashan 155600, China) Abstract:The paper is aimed at an insight into the flame velocity following the explosion of gas con taining coal dust. The study is done by performing mixed methane and air explosion experiments and dif ferent coal dust mixture experiments using gascoal dust explosion experiment system; identifying the law how the flame velocity behaves in pipe and manifolds after airflow travels with the flame after explosion; and comparatively analyzing the effect of the coal dust on the flame velocity and its underlying characteris tics. The study finds that the coal dust enables a greater flame velocity; the coal dust with a higher vola tile matter is more likely to produce a greater air velocity; and the ash has the negative feedback effect on the flame velocity. Key words:gas explosion; coal dust; volatile matter; flame velocity 0 [1] µ¶·¸ª«  , ±¹ ³‰¼½¾¿ÀÁÂ, à  ±º» ±¹ ±Ä “¯°‰¦ ±²Œ³´«¦§£ ŏÆÇÈÉÊËÌÍÎÏ [2 - 5] , ÒÓÔºÕÖ×。 ØÃÙ ¹ÐÑ 2345: 2016 - 10 - 16 6789: ‰Š‹ŒŽ‘’“(50904026) :;<=>?: ”•–(1978 - ) ,—,˜™š›,œžŸ,¡¢£,¤¥:¦§¨©,ª«¬®,Email:zhangyingxin01@ 126. com。 ·150·安全科学与工程 ] ^ _ ` †‡ ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“‹”•–—˜™。  ­€‚ƒ„ ”•š›œƒžŸ¡¢£ ,¤¥¦ §¨©ªƒ«¬,  CO €©ª«¬®¯°±。 ²³´µ¶, © ª·¸¹,º¥³´µ¶¥¦  û @ @ \ 26 > ? ¶šŽ~î 1 s,›œž¶Ž~î 60 ms,Ÿ œ¡¢š£¤( ¥¦Úݧî 2 ~ 3 mm) , ¨©œ   。  ô (200 V,„ | 440 J) , °ç,±™{²³。 ÚÝ  ( ¸[š ª«À¬®¯, À¬ Þ´µ÷޶· ª« £ç),¹‘º“① ~ ⑧»¼,£¤\ÿ ª«£¤º( ½\¾¿À ÁÂ) î 150、300、375、500、505、750 ö 850 cm,­€ 2。 »,¼½¾¿ÀÁÂÃ,Äŏ ™ÆÇÈÉÊË©ª, ̼¾ÍΆ“Ï  «¬ÐÑÒÓÔ。 °Õ, µÖœ  »³×دÙÚÛÜ。            618   °”•ÚÝ Þ ›œß ,àá¤, º¥âã µ³äœåæ´µ£ç èéêë,ŒìêᏐ®¯ÑÒ, ½íîÄ ÷ø´。 Fig. 2 、 ðñòóôõö 1  1 1  ÚÝ îÚÝ , ¼½ùúû æÚÝ,ÚÝ、 ÚÝ、  Úݽ Þ˜ö˜Ú [6] , É ³” Ý 。  ‚    Flame sensor placement 2  2 1  ÃÚÝ{ÄÅÀ‹Œ, šþ ‘ 6% 、8% 、9. 5% 、11% 、13% âã、ƒ¬ù úÚÝ。 à ª«¹‘öýü ÆÇ€ 3,ÚÝÙÈ­€ 4。  、  ö”£üÀ  ( À  ö    £ ç À   ), 2      šö  ¡¼½ ÚٍäœÚÝ,ɐš ­€ 1。         !"#$%& '(/012 '()* +,-.%& Fig. 1 1 2 1 $34567%& !4 89 :; 67 <= %&     Fig. 3 、 Gas and coal dust explosion experimental system 3   Average velocity contrast of different concentra tions of gas explosion flame  ‚¿ùú、 ƒÚ݄ƒ Ú Ý,ý‹Ž‘†‡þšš  Þ  èé。 îƒÿˆùú、 ƒ、Ú݉~}Š。 ÚÝ ‹ Œ Ž ‘,   ( ’ÚÝÀ“ - 20 kPa) ,Ž~î”~• 0 kPa,–—˜™ 4 Fig. 4  Gas explosion flame 安全科学与工程·151· ²6 ³ 2 2 ´µ¶, :·‚ƒ (1)            1。      ,, 0. 18mm ,   ,,  w1 、  w3  w2 、 ‹Œ 619 ¸¹  No. 2 ‘ `aSTFGbWXHI@A  ‡  No. 1 †Ž’ ‡ˆ,“”•†‰‚– 4% —,  7 Š‹ ) , ’ ( „ ˜ Ž 5% ‡œ, ‚ƒ š›Œ Œš›š‘, ’ ž’ š›。 ‘“˜‚ƒ 。 ™    Table 1  c1  STFXdef(g Industrial analysis of different coal samples   w1 / % w2 / % w3 / %  No. 1 21. 00 37. 00 2. 20  No. 2 38. 36 20. 37 1. 92 No. 3 32. 01 37. 59 1. 45 (2)    No. 1 , 6%     30 ~ 40 cm,   9. 5% ‚ƒ 55 cm。   ­€‚ƒ ‚ƒ ‰Š †Ž 6。  '7 Fig. 7 ‹Œ„ †,         aj No. 2 FGXHIYZ]Vhi Joined No. 2 coal dust gas explosion flame velocity curve  No. 3  , ­  €  。 „ 45 ~      ‡ˆ    ­€‚ †,ˆŸ‰¡”¢‰¡ ƒ 8。 ‹Œ, 5,                          '8   Fig. 8   '5 Fig. 5          Œ–£Ž’‚ƒ、 —¤ Œ£ŽˆŸ‰¡ Œ£Žˆ”‰¡ Fig. 6 '6 aj No. 1 FGDEWXHIkl Gas explosion effect of adding No. 1 coal dust ·152·安全科学与工程 9 ‹ œ¦§ Œ–£Ž’‚ƒ、—¤¥ • 10。 ¨  velocity curve • 9。  a No. 3 FGXHIYZ]Vhi Joined No. 1 coal dust gas explosion flame ¥  Joined No. 3 coal dust gas explosion flame a No. 1 FGXHIYZ]Vhi velocity curve  ‹ œ¦§ ˜ ˆŸ‰¡ ‹–£Œœ™š 10 ©›,ˆŸ‰¡  Œ£  ‹Œ ( œ  ˆ”¢‰¡ ˜ª«‡ ) , ˆ‰¡ž „¬®Œ¯ ¢¨ ‹ª«。 ¡¢£° ‹Ÿ”ž ¤¥, ¦¥±§ 620 Å Æ Ç Á È š » Ê 26 Ë ¼ 573. 9 m / s,  ¥Ž  » 648. 68 m / s) , £¤¥Ž ¥š¦­ Š ( ˆ‰ ) Ž ,  ˆ‰‹ŒŽ ¦­         §­¨  ƒ„ ©†‡。 §ˆª‰、   €‚ ,˜šˆ‰‹ŒŽ   ,ˆ‰Ž ‰‹ŒŽ  ˆ ,žˆ‰Ž  ˜š, 、Š „¢‹†   9 ‡,«€  Fig. 9 , ¬®, š ,˜­Œª°Ž¯,  ¯ withoutcoal dust in average contrast curve of ’“”±’šˆ‰Ž Gas sample explosion flame with coal dust and speed of main pipeline ¦ No. 3 , ‰š, ‰›œ ­ No. 1 ˆ‰Ž ´„­žŸ†‡, ¡‡ ¦ No. 3   ( • ²–) ,„‰–—¨˜™³,No. 1    „‘ š ¢。  4          (1) «€”•、 £          ˜„  Fig. 10 Gas sample explosion flame with coal dust and ¦­ Ž €‚ speed of branch pipeline  Š‹ŒŽ withoutcoal dust in average contrast curve of , No. 2   4%    (              5% ~ 16% ) ,,  , „ ƒ„ , ˜š ©†‡。 § 、 Š , žˆ‰‹ „¢‹†‡, š Š‹ŒŽ , ‰µ±¤œ¥†‡。 : [1] [2] ¦ § ¨. ¶ ·   ¸ ¹ [ M ] . © ª: ² º ¶ « š »  ¬ als, 2012, 136(3) : 520 - 525. [3] Š‹ŒŽ ‘ ‘’, –— ™˜š›œ‘’, ž 9. 5% Ÿˆ‰Ž ¡š ( “ ) 。   No. 1  588. 93 m / s, ˆ‰Ž  No. 3 ( ¢£¤¥Ž £¤¥Ž DUPONT L, ACCORSI A. Explosion characteristics of synthesized biogas at various temperatures [ J] . Journal of Hazardous Materi ( ¢£¤¥Ž 677. 92 m / s) š¦ 578. 29 m / s, 659. 13 m / s) , No. 3 ˆ š¦ No. 2 ˆ‰Ž £ ( ¢£¤ ¯ °, ¯±², ³´µ. ¶ CBM ·[ J] . ¸¹š»»¼, 2012, 33(4) : 580 - 583. [4] º»¼, ½ ¾, ¿ÀÁ, Â. £ÃœÄ½Žˆ ‰‹Œ[J]. ²º¶«š»»¼, 2005, 34(1): 1 -5. ˜„ ‰Ž §­ Š ®,1992. ­€ ‚ƒ , † ‡,  ’“”•ˆ‰‹ŒŽ ¤¥Ž , ˆ‰   。 (2) ˆ‰  — Š‹ŒŽ ( •–) ’“”±’š (1)            ,  ˜š, ŒŽ Š‹ŒŽ ™˜š›œ‘’,  ˆª‰、    。 (2)     10 3  ‚ƒ,  [5] Å , º»¼, Æ ¾. ˆ‰½žÇ£¾² ‹Œ‘’[ J] . ²º¿ÀÁ»»¼, 2005, 15(6) : 69 - 72. [6] ÂÃÄ, È É, ȲÊ. Š£¤”•¶Ë‹Œ [ J] . ÅÆÇÁȻɻ¼, 2013, 23(1) : 16 - 20. (  ) 安全科学与工程·153·  27  3           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  5   1  , 2.   Vol. 27 No. 3 May 2017  1  , 2  , 3  (1.  ,  150022; ,  150022; 3.  ­€,  150022) ":   ­€‚。 ƒ„ † ‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘€、’„“”•–—˜™š›œž。 Ÿ¡¢£‚¤¥¦§¨©、­ ! €‚ª•« ’¬, ®¯°±、 ²³´µ¶·¸¹º±»¼½,¾¿À、Á· ÀÄÅ。 ÆÇÈɦʌËÌ·ÍÎ SDRAM ÏÐÂÁËÌ, Ñ©¦§Ò  ·ÁÂ,ÓÔՐÖרÙÚÛ¡ÜÝÕÞÖרÙ。 ßà,၍ â«ãä ¡åæçèé·êëÕÞ¦ìí·ØÙ,îïðñòóô。 #$%:; ; ÁÂ; ÀÄÅ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 03. 014 &'()*:TD712;TN06 +,-*:2095- 7262(2017)03- 0270- 05 +./01:A Key technology of gas explosion data acquisition research Yang Qingjiang1 , Xu Jianhua1 , Wei Chunrong2 , Sun Jianhua3 (1. School of Electronics & Information Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:High speed data acquisition system can provide an accurate and quick record of various physical quantities in the gas explosion experimental device and demonstrates a performance with a direct effect on the occurrence of gas disaster mechanism, evolution characteristics, and propagation law of re search conclusion. This paper responding to a very short duration in which an explosive device is meas ured and a quicker physical change, introduces a system using high speed digital to analog converter, programmable gate array and micro controller as the core to construct signal acquisition, storage, and pro cessing platform. The paper describes how data can be captured and stored quickly in a relatively short period of time using negative delay trigger technology and the pingpong storage technology of single chip SDRAM and how curved surface fitting of scattered data is rendered possible by an improved method of surface fitting. The results verifies that the device could promise a desired effect thanks to its ability of a better real time multichannel acquisition and fitting of the pressure in different locations of the gas explo sion experimental device. Key words:gas explosion; data collection; highspeed storage; processing platform 2345: 2017 - 04 - 03 6789: ‚ƒ„ †‡ˆ‰(51504086) :;<=>?: Š‹ (1969 - ) , Œ,  Ž‘’ “, ”•, – —, ˜™ š›:  œ     œ ž Ÿ、 ¡ ¢ £ ¤ ¥, Email: yqj @ usth. edu. cn。 ·154·安全科学与工程 !3 0 0 123,?: STM32F4  FPGA ™¿À, FPGA Œ  AD †¶·ÈÉÊË † †, ( FPGA ½ STM32  SPI  ,   ,  ”'  ÉÊ ­€。 ‚ƒ,ƒ„, †‡ˆ‰Š‹Œ。 Ž ‘’“”•–— ÉÊ  、Ð †ìó。  ¨‘ ©。 ª­, «¬®Œ ,´µ‡ˆ †‡ˆ¯°±²³ ©Œ ADC †¶·, ¸¹º [2 - 4] ‡ˆØÙÚ‹Û 。 ܃, ÝÞ  ‡ˆµã 1 äå, æ‰çè éê( ëìíéê) 、¿À‡ˆÑ †‡ˆÂ î。 éê©ïðî‘ÕÖÑñò ó( ôõ,öÓ ) ÷øùêÑúû。 ¿À ‡ˆüýþÿ›¿À‡ˆÜ~}, ©®|{[ \]^、 _`™、@ô?>‡»=< [5] _‡ˆ;©¢:Á、 ¾¿ÀÁï ¡¿À 。 †/.öÓÑôõ-,, ;©+ ›。 ÕÖœ‘, ‰Ë.¬* /ËÉ)Ì †, öÓÑ-,Ü ,‰ ©ŒŽŒ /  †, †î܇ˆ † Ñ¢Ò,+›å  '2 Fig. 2 2 1   23 78 9 : ; < 1) 1456 FGHI System structure ' þ, ‡ˆ AD ' ­ Á LMH6554 *Á,ā*Á _ÉÊ [6] &ÜÉÊ, €Œ‡ˆ¨‘ 。 >%­ †ßàáâ。 ®^  STM32  , % *+ *+ *+./ $ & %0&' !"#$ ' ,,,-1) (  231) ) »¼½¾¿ÀÁÂÁ †‡ˆ, ćˆÅÆ ’ÇÈÉÊË、Ì †,ÍÎϱŒÉ [1] ÊРс¢Ò’Ó 。 ÔÕÖ× †  †ÉÊ 、œ‘žŸ¡¢£¤¥,¦§ ˜™š› 1 271 †ßàáâ ßàáâ。 JKLMNO Ò$Éʁ*,€Œ †ÉÊÌ,。 2 2 AD PQRSTUV ©€««#‚ƒê„ Œ‘’¶ /  &†‡ ADC - ADC08D1000。 Ć‡Ï±ˆû ‡ˆ ìí, ‰û _Š*¸‹ 1. 6 GHz, †‡ © 128 Œ LQFP Ž,1. 9 V ‰'‘’'; ϱ=“ ”’,¸•–%"—˜%"׎¿À。 ΂ܙ©šŒ’‘›Šþ, œžû”Ÿ¡± 2. 05 W[7] 。 Œ AD † ¶ · , ADC08D1000  ¢ £ þæ‰çèˤ‘,ÉÊ&,üž½ FPGA ” ?¥¦,µã 3 äå。 ‡ˆ © LMX2531 †‡ Ü †¶·ˤ‘, Ƈ¬¦†î\ÚÕÑ ö¿§¨Á,¸ü©š¨Îª«¬ˤ‘,Œ ¶&Á€’šŒÌ, _ˤ, €Œ‡ˆ [8] _Ì,   。           Fig. 1 2 '1 @ABCDEFG Gas explosion experiment system  Fig. 3  ¶· Ñ STM32   Ð AD WXYZ AD collection module block †¶·,FPGA FPGA [ AD \]NO FPGA ½ ADC ¶·ɔ¸Ü®” ¶ ·  î。 Ä ‡ ˆ  с”¯¦。 ”ÉÊð"ܪö µã 2 äå, ‡ˆæ‰ AD 2 3 '3 安全科学与工程·155· 272 Ý Þ ß à á ’ â â ä 27 å ã , 24  DATA 。  , ,I / O            。    , ADC08D1000 ,   SPI  ,     SDO、 ­ SDI、 €  SCLK,‚ƒ  SCS 。 2 4  SDRAM  „ Š‹Œ, †‡ˆ‰ Ž‘。 € ’“†‡ˆ‰ ,”‚•Š‹Œ、  €  SDRAM –Š , “’ [9]  。 ­€— SDRAM, ˜™‚ BANK š›œ€ƒ, € „™ †‡,œž–Š。 3  3 1  †‡ˆ‰Ÿ—¡–Š„Š, ‹•¢ £¤¥†‡ˆ‰, ŒŽ ‚‘ ¦§’¨。 “”•”©–—˜ ª,«‚¬®™š¯–°     4  Fig. 4 Negative delay trigger schematic 3 2 SDRAM   SDRAM ©€ÔÕ;ƒ€•šÖ× ›;Ø ; ‚ƒ›ÌÙÚÛŽ ‘。 SDRAM    š š ›     , Í · ª 200 μsµ¥Ü©ÝŠ, Ϊ SDRAM  Bank š ›Þ·,تš› 8 ßÔÕàá,⪠ š›。 Ï«‚˜ , М žã§É‹ƒã§Ñä。 åÏæç—½€ 蕚›ÔÕ,韆‡。 à 5 ” Ä Ÿ SDRAM   Ò   ¯,  ê  FIFO Ò,݊ÓÁÒ,ÓÁÒ,‚ƒëì Ò。 SDRAM ëìÒ­¹íÔÕîï¯,¯ ¼ðñ Ö  Ò ×  Ø Ð。 FIFO  Ò   WR _ FIFO Ò² RD_FIFO Ò, ÀÒò‘€ š›ÓÁ。 ˜ WR_FIFO Ò² RD_FIFO ÒК›®, «‚™‚€ óØ ôõ。 ±†‡š›, “¬’›– Ÿœ ¦§,ª°±žŸ [10] 。   –Ц§¡˜¦§² ¢˜¦§。 ¡˜¦§ ³£œ€´, «‚”• –Š,µŸ¡˜¦§¤¶¥·¦§¨ ¸¹,—©º’ª«¬«¨¦§·®。    ¢˜¦§, ˜»¼¯®       § ‘–½°º, ¾¿±, ²³ ,´µ¥¦§—˜²™¶·¸»¼。 ¢˜¦§¹º»¦§, ¢˜ƒ¼—½¾Ÿ¦§¿ ,£ÁÀÁ¦§Á € [11] , À¿ 。 ¾Ã 4 ”Ä, ¯ T  t1 ~ t2 、t2 ~ t3 ½,¯ t1 ~ t2 ¾¦ §¿,¯ t2 ~ t3 ¦§¿,  t1 ~ t2 ŠƵ¥•Ç, µ™ ­ Ã ,  t2 ~ t 3 ijÅÆ¦§ƒ, ¾¿ÇÈ ±,²ÉÈ¹º€É‹‚£Ê± Ê£´。 “™”•¦§—˜ €,ƒžŸ, ¬Ë€ T ÌÍ t3 » žŸ。 ˜À¦§«‚’ÎÏЦ§ ‘ÑÅÒÓ,±Ë–ʋ。 ·156·安全科学与工程 5 Fig. 5 SDRAM  SDRAM controller module SDRAM ö›˜Ù ڀ óÛ÷, «¨§Âº€²€ Ø øùÒÓ, ƒÁÂú ûÜ©,üýñžþÂñ FIFO Ð ÿ 。 ­ FIFO €, “± €,€ Í~}» ­; “±€, | FIFO € Í~} 卭 SDRAM 。 ‚¼«„ FIFO ƒ。 { SDRAM ²ÙÚ­ 1 Ô, ” ‚€Üƒ™«¨‚€š›, ”‚•€Û[Мž [12]  。 “±€šš›ƒ, ƒ 3 É ÛÜÝ,Ø:ƒ„ ,,  BANK 。  SDRAM  BANK :  SDRAM,  ,   BANK1 / 2 ,  BANK       , BANK3 / 4 ,  BANK1 / 2    BANK     。    BANK    ,, ‚。 3 3 ­ SDRAM   ƒ„ † ‡, ˆ‰Š ,Ž Œ, †‹ Œ ‡ ­”€ ‚ƒ, „Š•”€ –—†˜  –, ’ ‡“­”™ ‚ƒ。  š‡ˆ ”• –,˜™ ‘’ Q ›‡ˆ ‰† Ž ›‡ˆ ‰†¨ –, ½£ ¯,Á›¦‘£¤ › •¢‹¢£¤¥£—†¤ž’“  £ –,¥¦‘£ –¦§,¨ –¦§。  µ,¨§¢ º µ, Á›±”¦§ †¨§˜©ª¦§ 。 Ä 9 ¯£Æž•¦§ –§˜ª¦§, – ’“ ¾É€Ê,„¯‘’ 4 –—†ÇȔ€½ ‚ƒ。 ‡“­  ’³‡Ë®™±ÌͯÀοªÀ,  4 1 ‡Ï©À³ƒ„ †Ð  Ñ    Ä 6 ¹ Å。 ± Ì   , STM32 Á˜  ‘ ± Ì     ,  ‰ ADC - ADC08D1000 °、FPGA  ÓÄÅ。  Ñà  SPI ÂÆ ÑÐ, ÈÔ® FPGA,FPGA ÁÕÖ AD  – ­—©: ‡ˆ –›‘, ”•¬Œ¦§  « ( l i ,t i ,p i ) ,i = 0,1,…,n, ¬ l ’、t ’Œ、p ’®¯,°±”¦§—’ ‰†¦« –,®ª« p = f( l,t) = ( A0 + A1 l + A2 l + A3 l ) ( B0 + 2 3 Ô È×ÍØÉÊ, FPGA ˺ ِ , ¼   STM32  Ú, ÑÇ , ÇÈ, Ô ŸÌ Ñ。  ¯£’ f( l,t) = C0 + C1 l + C2 t + C3 l2 + C4 lt + C5 t2 + C6 l + C7 l t + C8 lt + C9 t + C10 lt + C11 l t + 2 ‘¡Ò ® STM32。 , ±ÌÇ B 1 t + B 2 t2 + B 3 t3 ) , 3 ‡。  –¦§。 ¨¦§ µ— à Matlab ,¨Ä 9 ¹Å¦§Ä。  ±Ì ›š›”€—†。 œ˜ž‘Ÿ¡, œ –¦§¼Œ¾¿À – [14] ‡“ ‰†Š‹›ŽŒŽ‘œˆž’“ –,˜Ž’“œ–Ÿ—¡‘Ÿ §˜©ª ¬, ˜¥£·‘£¤¼’“  € 273 ÙÞßà £¤¾Â  [13]  † 2 3 3  2 2 C12 l3 t + C13 l2 t3 + C14 l3 t2 + C15 l3 t3 ,  ˜ŽŸ±”¦§—,” n h( C1 ,C2 ,…,C15 ) = Σ( f( l i ,t i ) - p i ) 2 ,   i =0 ¦« –—†§,¨° (1) ± ’“ ¦§ – 。  3 3 f  ( l,t) = A0 + A1 l + … + A15 l t 。 ¦§ £ , ¯¨    –—†©, ² ’“  ¥£,Ž £,   µ²¶³´, “³• µŽ¢‹¢£¤£¶†。 ’œ£¤£ ·‘£¤ ·¥£,¸¹” £¤¸¹Šº’º, ‡ £’ R ‘£¤, »   ,² »§¢£³ R ‘£¤。  (1) ’³”´£¤ ’      Fig. 6 6  System sampling process 安全科学与工程·157· 274 4 2 í  î Ï DEH| ,  ,   1. 5 m。  7 ,  7  250 ms  6 m        ,   25 ms 250 ms   ,250 ms 。         '7 Fig. 7      € 9 €ƒ‚。  †€ƒ ,  ‰Š ‹ŒŽ‘ ‹’‡ˆ   ,­€“ ‚‹ 7、8 ‚”•。 –—˜ :™š›œž †Ÿ ,¡¢£。   Fig. 8 „     }~*€U†ƒn ,  Œ, ­. ̉Ÿ—€ºš› [4] ƒ [5] [6]      Fig. 9    ¡[ J] . Í€‚¯°, 2016, 41(7) : 125 - 129. „, †‡, ƒ ŒŽ‘, ’, Ÿ ˆ. XXX ‰Š‹Ύ š›[ J] . ´Å±ÆÇÈÉ, 2013, 26(4) : 516 - 519. Ï, ·. “”Ðф ‘’‘Ò ƒ–“” —˜ÓÔ [ J] . ¾ Õ Ö× †Ï È ÆÇ, • –, —Õ, ˜™š, ·. ADC08D1000 • ADC Ÿ 𛾖¦[J]. ›œØÙ—±˜, 2009, 15(9): 70 -72. ž Ÿ, ¡ ¢. ÃÄ FPGA Ÿ A_D ڙ ADC08D1000 –¦[J]. ÛÜÝÆÇ, 2009, 14(3): 44 - 47, 53. [8] £Þ, ADC12D1800 Ÿßྖ¦[ J] . ¤¥Ø [9] —¦§, ¨¦©, ªÞ, ·. ÃÄ FPGA šá [11] [12] [14]   ¡[ J] . ¡ÊË¿©, 2013, 39(11) : 307 - 311. 2015, 11(8) : 16 - 21.  '9 €ƒŠ‹š› [ J] . ´ÅÆÇÈÉ, 2013, 26 (7 ) : [3] [13]  , ·. ÃÄ FPGA “ WSN  TNT , . ÃÄ FPGA —€š›  Some point pressure signal change with time  , Â,  Â,  [10] '8 ‰ [2]    [1]   ï 27 ð É ¤¥ˆ¢£,¦Ÿ ADC08D1000 ,¦ SDRAM,§‹¨©ª«¬“®¯° ±²š›,³´› š›  µ¶·­€,´¸¹, —€º·¢£。 ‚¦Š ‹Œˆ е ‹,—˜»ƒ„ 。 §¼ ,š›½¶Ÿ,Ž‘¶  ˆ„ ¾еž“ ‹,† ‡¿© ˆ¾ˆÀ€Á¢£。 [7]   È 1009 - 1013. 8 ­ ‡ˆ 5 È ‡ˆ+.: Explosion pressure signal change with distance ‚   BC}~*€‚ƒn ‚。 9 „ Æ Ù, 2016, 24(12) : 55 - 58. Šâ« 𛡗ã[J]. ¬®°›ÈÉ, 2015, 53(1): 73 -76. ¯ä , Œ°±, ² ³, ·. Ÿš›¾åæ œž ÆÇÓÔ[J]. ØÙâÒŸ±ÈÉ, 2010, 24(3): 224 - 229. ¡,  ‹, ç. ¢¦£¤¥¦å抋⠫Œ[ J] . ´â¯°ÈÉ, 2010, 32(2) : 47 - 50. µ ±. ÃÄ FPGA  SDRAM ¶·§¨¸¹©è¡ ± ½, ƒ¾ê. ÃÄ FPGA  STM32 ª«¬š º‚[ J] . ÏÆé»›¼, 2015(12) : 24 - 25 + 118. ›[ J] . ‚¿ë‚ƒŸ ¿®À, Á , ¯ , 2016, 43(2) : 210 - 214. Â, ·. ̉ ‹ ÃÄÅìÆ »¯Ê[ J] . ÇÖØÙÏÆÈÈÉ, 2011, 38(3) : 164 - 168, 188. }~*€U†R‚ƒn Pressure signal change with time and distance ·158·安全科学与工程 ( -‰  Š‹  )  27  4           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  7   July 2017  1,2  , (1.   Vol. 27 No. 4 ­, €‚ƒ 150022;2. 3  „ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“”•–, €‚ƒ 150022; 3. —˜™“š›œžŸ¡¢£,  —˜, 158100) ! ": ,  ,   ­€‚ 6. 0% 、9. 5% 、13. 0% ƒ„ 、 †„  , ‡ ˆ‰Š‹Œ Ž。 ‘’“Š‹ €”, ‡•‰–ƒ„   —˜。 ™š›œ:ƒžŸ¡ ¢£¤¥Œ, 1 MPa。 ¦ Œ§Ž¨Š’ Š‹ ­€‚Œ §Ž©ª«Ÿ¡ 2 ¬。 «® ¯ 1 °±„ ²,žŸ¡޳“´ƒ„ µŒ ލ–¶·ª¸。 ; „ ;  #$%: ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 04. 006 &'()*:TD712. 71 +,-*:2095- 7262(2017)04- 0350- 04 +./01:A Experimental study on effect of obstacles on gas explosion overpressure in duct Zhang Yingxin1,2 , Sun Haibo3 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. National Central Laboratory of Hydrocarbon Gas Transportation Pipeline Safety, Harbin 150022, China; 3. Jixi Mining Group Co. Ltd. , Jixi 158100, China) Abstract:This paper aims to explore the gas explosion overpressure law in the condition of pipeline with obstacle. The research using mediumsized gas explosion test device is focused on the gas explosion experiments with the gas concentration of 6. 0% , 9. 5% , and 13. 0% under the conditions of no internal obstacle and internal obstacle to derive the overpressure value of gas explosion under different conditions. The work involves analyzing the overpressure of gas explosion under different conditions, and comparing the gas explosion overpressure law under the condition of obstacleor no obstacle. The results show that without any obstacle conditions, each point of gas explosion overpressure follows a specific rule and the o verpressure peak in the explosion chamber does not exceed 1 MPa. The burst overpressure peaks of the gas concentration occur at point 2. The experiment further confirms that when the gas concentration is 9. 5% , the explosion pressure is the largest, and the explosion effect is the strongest. Adding the ob struction to the branch 1 yields an increases in the overpressure value of each measuring point relative to the explosion overpressure value without any obstacle. Key words:gas; explosion; obstacles; explosion overpressure 2345: 2017 - 05 - 14 6789: ŒŽ¤¥Ц§¨(51404102;51274267) :;<=>?: ©ª«(1978 - ) ,¬,®¯°±,²³´,µ¶·,¸¹:™º»¼, 126. com。 ½¾¿À,Email:zhangyingxin01@ 安全科学与工程·159· <4 ; 0  :/.,­:[•—¸¹»¼ ¸’µ¼、¶·¸´¸、 †´¸、 £´¸™– î¹ º > æ ç ´ ¸ š ‡。  è, ¯ °  í î: DN300 mm × 1 500 mm,»¼ 109 L。 ½¾±²[í   , ,  。   CO、CO2 ­€, ‚ƒ  O2 ,„ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ, ‘’“” •–”•—˜™š›œ, ž ™Ÿ¡¢£¤˜™¥ ¦。 §  ¨©ª«¬®¯ °±²。 ³´,µ¶、·—¸¹ºœ  351 ±²ÁÂÆ\µ¶ »¼ °±²½¾¿ÀÁÂÉ ÄÅÆÇÈÉ。 î:DN125 mm × 2 200 mm。 ¯ °–±²[ ½¾¿°, ®˜»À Á ’¯¯ Âé²Ú™–£ž¯ ±²。 Äů ° —†、 ¶·¸Ɠ, ò ²Ú¥˜ 90 kPa °‹±²[Ì̀ÆõÎÏ, ÍлÑ。 ª 2 Ž Ò®ÓóœÆ\Ш ÇÈÉÊ˯ [ èÆ\[è ­¸。 ±²½Ôі¹ºœ´ [1 - 3] ÊËÌÍέ µ¶Ï ШÑÒ ÓÔ,Õ Öйºœ×,¹ºœØÙ ²ÚÛÜÝÞ, ßàáÜâ。 ãäåÍÎ  [4]  æç ШèéÚêëìíî–ïðñò, Ï         ¬ó¹ºœñò ½¾ô [5] õóö÷ëì。 øùú­ µ¶Ï¹ºœûüý      ¹ºœþ¸ÿ~} ²Ú |{×ÿ ïð,ôÛ, ¹ºœûüý,   ²Úö Fig. 1 | { × ÿ à 。    1  Schematic of experimental system [6] ­ µ¶󹺜àÏ ½¾Á Â,Ï±²,×,¹ºœî  、 ,ïðÜâ。     [7] µ¶Ï        ²   Ú¹ºœÿ~àáàáÁª¥。 ø       [8]   ­ Ïò˜™þ[ Æ\,µ¶Ï ±² „­¸   2 ±²àáÁÂ, €æçÏ‚ƒ ±²àáÁ–æ„ëì, ™]è˜ ™þ^ †¸‡ˆ¬£。 _‚,  µ¶‰ÄŊ˜Ð”• Fig. 2 ïð³ 1 2 ²ÚàáÁ Â、½¾ñòÁ™–¹ºœ}ïð­,}˜ ÜÄ ‹[•ŒŽ‘,’“”• —,€`˜ Æ\, •Å ƒïð˜™þµ¶š›。 œµ¶™”  ž”•Ÿ¡š– ëì `£,µ¶ ð, – ¢Ÿ¡»¼  Á–}˜™þï @ê¤Äþ¸˜™š›œ、À¥ }˜ ™¥¦†‡¦‡ˆÄŬ£?§¨|。     Experiment system of sensor and failities fix in pipeline  (1) ò²Õ¸Ö×[•, ØÙÑØÙ, ÚÛ [_。 (2) ÝÞôßà· ¦ Œ  á â ã ä å Ç È Ê,´æç|ÑÝ,€è´æ¯ ‹ëÕìíÿ。 °éê (3) ˁ“£î´æ¯ °ïê ´ð—,€ñò£óÿô,õö£‡÷。 (4) øùúû†[üƒ, ýþ£ÿ~}Ý 1  1 1   “®¯  Æ\¥¦©ª 1 °«。 ¬¥¦’ °、±²[­³‡ ´ ·160·安全科学与工程 é|²ÚÜ«{—î, [“\]‡^ÔÆ\Á †~=ñ。 (5) _Í`@?è>¨>, =¨>Ž< “ >­;:|” 。 (6) [Æ\“\þ¸íî, £²Ú 0 kPa, / 352 Ó Ô Õ Ö  1 s, 60 ms,  200 V。 (7)  ,   ,  , ­€ ‚ ,   ‚ 。 (8) ƒ„。 (9)  , †‡ˆ‰ ,Š‹ Œ 5 s Ž‘ ’。 Ø Ø Ú 27 Û Ù # ‚ß¾¿¬¸¹ƒ„, 2 ÁÁ¢ÑÒ„ ÁÄÂ,þ¿¬¢£†Ù˜Ÿ¡µ¶Äà ¬ ,‰¢£œžµ¶‡šÆ±¾¿, °ÅLj ›, ‰Æµ¶²±。 Ç, †±±Û§, ”•œž¾¿¬¢£Šá,  # ‰¢£‹ 2 ÁÁ¢ÑÒÁÄÂ, É ß„ ʘŒ,¾¿¬Ã©¸¹º»âß # Áă„, ‰†ˆŽ¾˜ 5 Á¢ÑÒ — žŸ¡¢£Ÿ¤¥¦§¨£ ª« 0. 3 mm,¬®¯ 90 kPa; ¸¹Þ‚©¼¹Ë̘ËÌ,¾¿¬–ͽ,”• –½¯, ¾¿€‚¸Áƒ„。 ‘Ó凈Ž   。 ˜,™š›。 1 3 @ATU œ  °±², « 0. 005 m, ­€‚ƒ 0. 045 MPa。 „ †‡³´ †‡  µ¶ ·¸,CH4 †‡‡¹ˆ 99. 99% , †‡º  ‰Š‹Œ»Ž¼†‡ 2 § »‡„。 ‡»Õ㎳‡Õ ( ͯ¢£†Ù˧ ) ˜“³, ”•– ; (10) “ ” • –  ,   ©, × Åž˜ƒ„ ( äÁ 6 ¢ÑÒ Á–Ä ƒ„) 。 Èɉ†ÊÕ, ”•› ,‰Õ 1 ´Õ 2 µ¶“Λ,¾¿¬¸ ¹Þ‚Ï«。 ­‘’。                         2 1   VWXMNYZ[\]^_`abc(d ½ 3   ¾Ž“¿¶ ”• ÀÁ–„。 ³½ 3 —, ¼„ ¶”• –Ž˜™š。 ”•Ǎ˜–Äœ ÆÇ”•›œž˜–ÈÄ。 ÉÊË̘ Ÿ¡。 –Ä͛Ο,†¢£,ϔÇ ‡ËÌ,ŸŽÀ„ ¶˜”•–ÈĤ ¥‰Á 2  ( ¦”› 3. 75 m) 。 ÁЇ¹ˆ  9. 5% ˜„ ”• , À¢ÑҔ•–Ä §ÓÀǶ„ †‡Í›ÀÁ˜”•– Ä,¨”• ¥ƒ。 ¶†‰Ï”Ç、Ô、Õ ©˜–𡙚„ˆª«Ö, “ À †‡˜–È𡬮, ” •–ÈĤ¥‰¦› 3. 75 m 。 ¯„ ¿¶„                        '3 Fig. 3         XMefghij\]^_`a(kbc Distribution regularities of overpressure of different concentrationgas sample before and after obstruc tion 2 2 lWXMNYZ[\]^_`a(kbc  ŽÀÁ„ ”•–„, ’½ 3。 À†”• 2 # ¢Ñ҇ 5 # ¢Ñ҄ ”•– ƒ„˜,‡» ˆ“ãŽÔÁ #  6 ˜– Řƒ„。 Õ 1 Á 7 ¬ ¯ÔÁ 5 ˜”•–, ”ò掾¿¬¸¹Í½˜—ç。 Õ 2 Ù‡Ú¬˜ ²³´µ¶˜±³, ɔ• –¯Ô˜–Ä, Õ‰Á 9 ˜– §ÔÁ 6 –,ŨÁ 9 ׆ †‡ ώ, ‰ ° ±Ø。 À¬ ›˜·Ϗٹۧ,”•˜ƒÛƒ,”• – Û§。 ÉÊ¢£¦˜Û², ›œž ¸¹Ë̍˜³˜º»´Ì¼³ ,ϔ†‡”•–½¯。 „ †‡‰Ï” Ǎ¶”•Ž, ¾¿¬³­Ù¹§˜Ã‡À­ Ù¹¯˜¢£。 ܵ¶˜€Ý¸¹Þ ¢ÑҘ– –§Á 8 。 Õ, Õ”• –Ĭ§,þ¿¬ÐœÁ 6 Ž,å‡Õ 2 Žè,Žè†ÙÛ§,¾¿¬‰ÇˆŽµ¶ ±Ÿ¡,МˆŽèޏ¹‰Å¦ͽ ,Ǿ¿¬‰¢£œžå‡Õ, ٕѾ¿¬ÁÒ°–,±Î›Ûƒ, 安全科学与工程·161· à4 á ÛÕÖ,Ù: ©³ 。  ,, ,   9 , 6 。  3  , 1     。  6、7  8   ,  1    5 , ­€‚ƒ „, ˆ Š 。 †‡,  ­€ 1  ‰   ‘’ , ‹­€ŒŽ。  Ž“, ‡。  ,‹ ”‚„,„ 6 •。  7  , – —, ˜‡Š。  ,‘ „ ™ „š, † ­ 9. 5% , ‹ –— 7  › 。 ‘ „­ 6. 0% , œ­ €‘‘ „ž‚Ÿ¡‚ ƒ,‡ †, ­ 7 , †ž –— ; ‘ 3 , ,   „­ 13. 0% , œ „‚, ƒ¢£‘ „ž ‚¤¡¤™,Ÿ †„, Œ †¶•。 Ž ŒŽ‘ 0. 1 m) ( · †Ž¸¹º。 : [1] [2] [3] [4] [7] ·162·安全科学与工程  , ‘ „ 6%  (3) ±²,„‹µ¡,  ‘ „€ž‡ƒ 。  €–—‚ƒ›, ‰ ˆ,  ‡。  „  13% ‡–—„ 。  [6] ±²)  , ‘ , 。  , †‘© ±²(  ¥¦›Š  2 。 (2)  1  [5] •„ª¥ˆ,« ‡ „、 ‡†, †¬ ,„­€®¯ „°,†‘‡ˆ‰‰  ‹´Š ® ¯,   † ‘ ©       ž  ‚ 1 MPa。 ‘ „ –—, ‘ „¥¦› ­€, 7 ­­。   (1) ©³ €‘‘ §¨ 1  353 ¥¦›®¯±²ÀÁ [8] »¼½. ³ ¥¦›¾¿­€‚ƒ’“ÀÁ [ J] . ‘ÃÄ, 2004, 29(1) : 53 - 56. »¼½. ¾¿­€®¯ÅÆÇœ”ÀÁ[ D] . ’“: ȾɁÃ, 2003. »¼½, ”•–. ­€‚ƒ ŒÊµ¡ ’“[ J] . ÈËÌÍÃÃÄ, 2003, 13(11) : 34 - 44 . ΗÏ. ’ôÐÑŠÅ•„°[ J] . ‘ ÃÄ, 2002, 27(2) : 164 - 167. ÒÓÔ, ˜™š, ›ÕÖ. œž © ‘ –—˜, ¢™Ø, £¤¥, Ù. ÆÇ ÆÇÀÁ[ J] . Ÿ¡“×, 2011, 39(4) : 43 - 46. ÀÁ[ J] . ÈË̇ÍÃښ, 2014(2) : 28 - 32. ˜™š, ›ÕÖ, ۛ¦, Ù. ž‡Ü· ›´ ݱ²ÀÁ[ J] . ’ÃÃÄ, 2015(2) : 88 - 190. Ò œ, §¨ž, ©ž, Ù. £Þ”ß§¨±²Å ¡ª«¬˜®[ J] . ȾɁÃÃÄ, 2015(4) : 617 - 622. (    )  29  5  Vol. 29 No. 5          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  09    1  , Sep. 2019 1  , (1.  , 1  , 2  , 1  ­€ 150022; 2.  ‚ƒ,  ­€ 150022) ! ": Fe - Ni , ­€‚ ƒ„ †、‡、ˆ Fe - Ni ‰Š。 ‹ŒŽ:  Fe - Ni ,•–—˜™š›œžŸ¡¢ž ‘Ž’“”† Fe - Ni 。 Fe - Ni Ž’£”† Fe - Ni ¤¥、¦§ž¥¨、©ª¥¨  ‘¥«;¬®¯°±²©ª、¦§ž³´µ¶,®±²·¤  ¸¹º»¨。 ‡ Fe - Ni ¼½¾ 15 cm ¿À¶, »«。 ¼½ ¾ 2. 2m ÁÀ¶‡ Fe - Ni Âú½¾ 5、10 ¯ 15 cm ¿À ¶ÄÅ,ÆÇÈÉÊËÌÍ΁ÏÐ。 ; ¿À½¾; ¦§ž; Í΁ #$%:Fe - Ni doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 05. 008 &'()*:TD712. 7 +,-*:2095- 7262(2019)05- 0560- 09 +./01:A Experimental study on suppression effect of multilayer foam metal on gas explosion overpressure Wei Chunrong1 , Shi Qian1 , Liu Baolei1 , Sun Jianhua2 , Qu Zheng1 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper seeks to investigate the effect of multilayer FeNi foam metal on gas explosion overpressure suppression. The study involves using the selfmade gas coal dust explosion system to con duct experiments on suppression effect of single, double, and triplelayer FeNi foam metal on gas ex plosion overpressure. The experimental results show that the multilayer FeNi foam metal greatly outper forms the singlelayer FeNi foam metal in suppressing gas explosion overpressure, and offers a signifi cantly smaller generation rate of shock phenomenon and overpressure increase rate than a single layer Fe Ni foam metal. The controlling law behind the influence of research parameters on the of gas explosion o verpressure is : the more layers of FeNi foam metal, the larger aperture ratio and the greater thickness mean a better suppression effect on gas explosion overpressure; the inconsistence between the first layer and the second layer in the thickness and aperture ratio is associated with a relatively greater effect of the first layer material parameters on the gas explosion overpressure suppression; the doublelayer FeNi foam metal arranged at a pitch of 15 cm has a better effect on the gas explosion overpressure suppression; the doublelayer FeNi foam metal placed at a spacing of 2. 2 m shows a slightly worse effect on the gas explo sion overpressure suppression than at the spacing of 5, 10 and 15 cm, but provides a more stable overall attenuation effect in the pipeline. Key words:FeNi foam metal; arrangement spacing; aperture rates; attenuation effect 2345: 2019 - 07 - 10 6789: „ †‡ˆ‰Š(51504086; 51604101) :;<=>?: ‹ŒŽ(1977 - ) ,‘,’“”•–,—˜™,š›,œž: Ÿ¡¢£¤¥¦,Email:wcrangel@ 163. com。 安全科学与工程·163· &5 % 0   ,  [1]  。   ,  ƒ„ —˜„ ­€‚ †‡、ˆ‰Š‹ŒŽ ‘’“”,•–‚ ™š›™œŒžŸˆ‰ ¡, ¢£ ¤¥¦§¨©ª«。 ¬®¯, °±²³´±µ¶·¸¥ ¦¹º»§¨, ¼½¾¿À£ [3]  [2] , Á P. L. Huang ÃÄÅÆÇÈÉÊ˯¸Ì, DZ µ¶·´ÍÎϹºÐÑ¾Ò “ ÓÔÕ Ö ” 。 1  1. 1  ÈÉ­ÊËÓÌÍÙ^Î, ¥|Î L ,^΋|_ 0. 3 m,Ï 1. 5 m, Ð 109L, ^Ñ_ 0. 12 m, Ï 24 m; åê ¤Ò;TST6300 ²ÀƀÈÉ( ÓÔÕÖר ) ;CY100T Ýß'â ÙÓÚÛÜÝÞ 1. 2  åèé。 Þ、ßàáâãäå, æçÓÔèéêë, ìÌí îïðàáñ,ò•óôõöñŒàáñ÷øù É,úûüýÇ。 þÿ~ Table 1 [6] 。  l/ m 1 0. 400 5 4. 331 2 2. 201 6 5. 081 3 2. 881 7 5. 831 4 3. 633 §¨»±µ` @ Fe - Ni :/¶·´^Î_àáñï ,À×µ 、 Table 2 ´ïð 。 .-, [9] §¨À×, |µ 、”±µ¶·ïðêëԝ Installation position of sensor êë [8]   l/ m 。 , óôà [7] 1 êë À×Å }|{[\]^Î_`@?>¶·=, êëæç< ê,àáñæçïð。 ÅêëèéÌ,;àáñ áñ‚ÓÔð àá。 \]› 7 ‰ CY100T Ýß'â àáâãäã åæ 1,`@:/âçãåæ 2。 ›,l Äèé F. Zhang  [4 - 5] À×±µØÙÚÓ¢µÛ”、 ÜÝ ð 561 .-,,Â:±+`@:/û¸('\]§¨ 2 Fe - Ni  Installation position of FeNi foam metal Fe - Ni äã  。 l1 / m l2 / m l3 / m ‚+ 4. 326 — — §¨Àׁ`@:/ø‡ ¾+ 4. 276 4. 326 — ˆ¾‰Š‹,ŒŽ‘‚¾`@:/’í“Ý。 ¾+ 4. 176 4. 326 — ¾+ 2. 126 4. 326 — ì+ 2. 126 4. 176 4. 326 +à Å;´±µ¶·û¸§¨­€› ‚+,´±+±µ¶·´û¸§¨ [10] ´ƒ。 „ †Â [11] ”• §¨Àז—˜™šŒ›â* ’Ôœ ž, –`@:/—+Ÿ¡¢”。 £ ³¤±+`@:/¥|¦ý‚+`@:/›‡ ˆ¾‰Š‹§–—˜。 ¨©`@:/ª [12] í:èåèé û« 𬌌 ,®¯±+`@:/°± }|¬², °±»àáñ³。 ´± µ ¶ , } |   ã    ê ë [13]  ,¸ç恹º®¯±+`@:/´ û¸Ôä‚+。 »¼½Â @:/¿ÀÁ µ ³·¿ [14] ´¾µ ` Â[)¹º»ÃÄÅÆ, À×¾ `@:/ÈÉíî䂾µ `@ :/Ç。 ¨©ç¹º\], \]Õ¼±+`@ :/¶·,Èɛ¹ºû¸ \],§¨±+`@:/¶·\]^Î_´ ('ïð ·164·安全科学与工程 。 2  \]Õ Ç Fe - Ni ` @ : /, ´ | Ð   0. 8 g / m3 ,Fe - Ni  ( ïÍ、 ðÙñª‘ªò Ä 90% 、10% )9 ∶ 1, µ ÛÄ 15 ppi( ppi Ăäó Џ µ à ) ( ô 1a) 、30 ppi ( ô 1b) 、40 ppi ( ô 1c) 、50 ppi( ô 1d) 、Ä 3、6、9 cm。 ‹|¾õîö ÷øùúûüýþ,ÿ ‹ | *    ^ Ñ ü é, ~ ˆ | Ð ª Ã Ä 9. 5%  - Š}}É}|,|¹ºŠ^ \];{^Λ∠Fe - Ni `@:/,¹º‚+、 562 • – — ˜ 、 Fe - Ni 。   p  ,   Fe - Ni  。 ™  3. 2 š š œ 29 ž › FeNi   、、 Fe - Ni    ­€。 12   Fe - Ni ,  8  Fe - Ni  €,‚ƒ 15 ppi  Fe - Ni  „€ ­†,‚ƒ 30 ppi  Fe - Ni    2 €,‚ƒ 40、50 ppi  Fe - Ni  €€,‚€ƒ ‡ˆ‰ ‚ƒ 50 ppi,„ 3 cm  Fe - Ni , ‚€ Š 3a †‡。 15  Fe - Ni ,  6  Fe - Ni €, ‚ƒ 15 ppi  Fe - Ni       € , ‚  ƒ 30、 40 50 ppi Fe - Ni €€, ‚€ ‡ˆ‰‚ƒ 40 ppi,„ 3 cm,‹‰ 2. 2 m   Fe - Ni     ‚  ƒ 50 ppi, „ ˆ 1 Fig. 1 3 3 cm,‹‰ 2. 2 m  Fe - Ni , ‚  Fe - Ni  Before experiment ironnickel foam € Š 3b 3c †‡。 4  Fe - Ni ,Fe - Ni metal material €€, ‚€ƒ‡ˆ‰‚ ƒ 50 ppi,„ 3 cm,Š ‹‰ 2. 2 m / 15 cm   3. 1 Fe - Ni ,‚€Š 3d †‡。  (  2a) , , ;   Fe - , ,  Ni  (  2b), ;  、 Fe - Ni  (  2c、2d), ,   Fe - Ni  。 3 Fig. 3 4  Fe - Ni  After experiment ironnickel foam metal material  ‹  , ŒŽ‘Œ މ‘‰’ ( x “ ) ’ ( y “ ) ”• Fig. 2 2  Flame phenomenon of diffusion tube outlet ,–—‘“”˜™†—ƒŽ‘Œš•、  ­› Fe - Ni  安全科学与工程·165· “5 ” •–—,˜:™ ,  4 ~ 11 。  ,  。 4. 1  Fe - Ni   Fe - Ni  4 。 563 š›   4   †‡ ˆ ,‰‹ˆŠŒŽ。  5 „‹ŒŽ ‹ˆŠ。 ŒŽ‘ Fe - Ni ‹ ŒŽ„ 58. 333% ,ŒŽ‹ ’,’ 84. 444% ~ 126. 667% ‚ƒ。   50 ppi, 3 cm  Fe - Ni  4  ’„ 84. 444% 。  40 ppi, 3 cm  Fe - Ni  4   ’„ 126. 667% ; 4. 2  Fe - Ni  ‘ Fe - Ni  5 。 4 Fig. 4  Fe - Ni  Overpressure distribution of single layer Fe - Ni foam metal in experiment  4 ,A1 ;B1  15 ppi, ;C1  30  3 cm  Fe - Ni ppi, 3 cm  Fe - Ni ;D1   40 ppi, 3 cm  Fe - Ni  50 ppi, 3 cm  Fe - Ni ;E1 ;F1  15 ppi,  6 cm  Fe - Ni Fe - Ni  ;G1  30 ppi,  6 cm  ;H1  40 ppi,  6 cm ;I1  50 ppi,   Fe - Ni ; J1       6 cm  Fe - Ni 15 ppi, 9 cm  Fe - Ni ;K1  5 Fig. 5  Fe - Ni  Overpressure distribution of double layer foam metal in experiment  5 ,A2 ;B2  15 ppi,  1. 5 cm / 1. 5 cm, ƒ’ 15 cm ‘ Fe - Ni ;C2  15 ppi,  4. 5 cm / 1. 5 cm, ;D2  ƒ’ 15 cm ‘ Fe - Ni  15 ppi, 1. 5 cm / 4. 5 cm, ƒ’ 15 cm ‘ Fe - Ni ; E2      15 ppi,   ;  30 ppi, 9 cm  Fe - Ni L1  40 ppi,  9 cm  Fe - Ni 3. 0 cm / 3. 0 cm, ƒ’ 5 cm ‘ Fe - Ni Fe - Ni 5 cm  ‘  Fe - Ni ;M1  50 ppi,  9 cm  。  Fe - Ni ,  6 ,  7  5  。  Fe - Ni , , Fe - Ni ­€  5    49. 561% ~ 94. 518% ‚ƒ。  15 ppi, 3 cm  Fe - Ni  5  „ 49. 561% ; 50 ppi,  6 cm  Fe - Ni  5   † 94. 518% 。 ‡ˆ,  Fe - Ni  ‰,Š    Fe - Ni ­ €  ‚ ƒ,12 „   , 7 „ Fe - Ni ·166·安全科学与工程  ;F2  30 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,ƒ’ ; G2      40 ppi, 3. 0 cn / 3. 0 cm,ƒ’ 5 cm ‘ Fe - Ni ;H2  50 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,ƒ’ 5 cm ‘ Fe - Ni ;I2   15 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm, ƒ’ 15 cm  ;J2  30 ppi,  ‘ Fe - Ni 3. 0 cm / 3. 0 cm, ƒ’ 15 cm ‘ Fe - Ni ;K2  40 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm, ƒ ;L2  ’ 15 cm ‘ Fe - Ni 50 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,ƒ’ 15 cm ‘Fe - Ni ;M2  15 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,ƒ’ 2. 2 m ‘ Fe - Ni ;N2   30 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,ƒ’2. 2 m 564 ™ š › œ ž Ÿ Ÿ ¢ 29 £ ¡ Fe - Ni    ; E3      50 ppi,    Fe - Ni ;O2 40 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,  2. 2 m  Fe - Ni  3. 0 cm / 3. 0 cm / 3. 0 cm,  2. 2 m / 15 cm  Fe - Ni  5 , 6、    „­€,  6、   7 ‚。  Fe - Ni  ;P2  50 ppi,3. 0 cm / 3. 0 cm, 2. 2 m  Fe - Ni 。   7 。  Fe - Ni ,     。  Fe - Ni  5   65. 351% ~ 94. 737% 。   15 ppi, 1. 5 cm / 4. 5 cm,  15 cm    Fe - Ni  5    65. 351% 、 30 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  5   94. 737% 。  , Fe - Ni   ,  15  Fe - Ni    ­€‚,  3  4  ƒ,­€„ Fe - Ni  †‡ 20% ,†‡   ƒ, ƒ 2. 469% ~ 15. 802% 。  15  Fe - Ni 。  Fe - Ni  ,      。  Fe - Ni  5     69. 079% ~ 96. 711% 。   15 ppi  Fe - Ni  5      69. 079% ;  30 ppi  Fe - Ni 5    96. 711% 。 , Fe - Ni  ƒ „†‡。 ­€‚ Fe - Ni   †‡ 0,Fe - Ni ƒ ƒ„。  4. 4 qrsefghijtuvw 4. 4. 1   4 ~ 6 І, ‡、 、  Fe - Ni  ­€ˆ,‰‚ Fe - Ni    ‹‡ Fe - Ni    ppi, 4. 5 cm / 1. 5 cm,  15 cm  Fe - Ni  , Fe - Ni   ‹  Fe - Ni 。 ­€ŠˆŒ Fe - Ni      4   ƒ   2. 469% ;    40 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni   4  ƒ 15. 802% 。 4. 3 pd FeNi HI7Jefghij  Fe - Ni  ˆ‰ 6 。 ­€ Ž‹‘’ Œ“Ž‘’“””‘,(  )  Œ Fe - Ni  ˆ• ‹‡ Fe - Ni ,– „†‡•  ƒˆ•‡ Fe - Ni ; – 4 ~ 6 —˜,1 ~ 3 ,Fe - Ni —˜Œ    4. 4. 2   ‰ 7 。 '6 Fig. 6 ˜  。 ™š, › ˆ pd Fe - Ni HI7JVklmn(K Overpressure distribution of three layer foam metal in experiment  6 ‚,A3 ;B3  15 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm / 3. 0 cm,  2. 2 m / 15 cm   Fe - Ni 。 C3  30 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm / 3. 0 cm,  2. 2 m / 15 cm  Fe - Ni    ; D3      40 ppi,   3. 0 cm / 3. 0 cm / 3. 0 cm,  2. 2 m / 15 cm  Fig. 7 '7 xysefghijmnzvw Effect of thickness on suppressing gas explosion overpressure  7 ‚,A4 ;B4  15 ppi,  1. 5 cm / 1. 5 cm,  15 cm  Fe - Ni  安全科学与工程·167· Ž5 ‘ ’“”,•:  ;C4  15 ppi,  4. 5 cm / 1. 5 cm,  15 cm  Fe - Ni ;D4   15 ppi, 1. 5 cm / 4. 5 cm,  15 cm  Fe - Ni    ; E4      15 ppi,   3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni  。  1. 5 cm  Fe - Ni  5  58. 991% ;  3 cm  Fe - Ni  5   85. 526% ;     :   、   Fe - Ni  。  、  ,  565 ƒ„ Fe - Ni    ; E5      50 ppi,   3. 0 cm / 3. 0 cm,   15 cm    Fe - Ni   。 、、  , € 。  €‡ˆ,   Fe - Ni     ‚­, ‰ƒˆ Š„;† 30 ppi   Fe - Ni  5   94. 737% ;‹  Fe - Ni 。 ††‡ ,   3 cm       Fe - Ni 5    85. 526% ; 4. 5 cm / 1. 5 cm  Fe - Ni       5             78. 289% ; 1. 5 cm / 4. 5 cm  Fe - Ni      5             65. 351% 。  :  ,    ; ,   ,    。 ­ , Fe - Ni € ‚。 4. 4. 3   ƒ„,  ­ 8 ~ 10。 9  Fe - Ni Fig. 9   Effect of final layer aperture rates on suppress ing gas explosion overpressure ­ 9 † , A6     ; B 6        40 ppi / 15 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni    ; C6        40 ppi / 30 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni ;D6  40 ppi / 40 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni 。  40 ppi / 15 ppi, 6. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  5   83. 991% 、      40 ppi / 30 ppi,   6. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  5   91. 886% 、 40 ppi / 40 ppi, 6. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  Fig. 8 8  5  93. 640% 。   Effect of aperture rates on suppressing gas ex plosion overpressure ­ 8 †,A5 ;B5  15 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni  ;C5  30 ppi,  3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni ;D5   40 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  ·168·安全科学与工程 、ˆ Fe - Ni  , ­  Fe - Ni ,Fe - Ni  ‰Šˆ Fe - Ni  ‹ŒŒ‹Œ。 ­ 10 †, A7    ; B7        15 ppi / 40 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni    ; C7        40 ppi / 40 ppi, 3. 0 cm / 3. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni 566 † ‡ ˆ ‰ Š  ‹ ‹ Ž 29 ‘ Œ 。  15 ppi / 40 ppi, 6. 0 cm,  2. 2 m  Fe - Ni ;L8   70. 504% ; 40 ppi / 40 ppi,  6. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  。  15 cm  Fe - Ni  5   15 ppi, 3 cm,  2. 2 m  Fe - Ni  5  93. 640% 。 、  Fe - Ni  ,   10 Fig. 10   ,   。  Effect of first layer aperture rates on suppress ing gas explosion overpressure 9 10, 40 ppi / 15 ppi,  6. 0 cm, 15 cm  Fe - Ni  5          83. 991% ;      15 ppi / 40 ppi,  6. 0 cm,  15 cm  Fe - Ni       5           70. 504% ; Fe - Ni  4. 4. 4 。   Fe - Ni  。  11。  11 ,A8 ; B8  30 ppi, 3 cm, 5 cm  Fe - Ni ;C8  30 ppi, 3 cm,  15 cm Fe - Ni ;D8  30 ppi, 3 cm, 2. 2 m  Fe - Ni  ;E8  40 ppi, 3 cm, 5 cm   Fe - Ni    ; F8      40 ppi,   3 cm, 15 cm  Fe - Ni ;G8   40 ppi, 3 cm, 2. 2 m  Fe - Ni ;H8  50 ppi,  3 cm,  5 cm Fe - Ni ;I8 50 ppi,  3 cm,  10 cm  Fe - Ni ;J8  50 ppi,  3 cm,  15 cm  Fe - Ni;K8  50 ppi, 3 cm, Fig. 11  11  Effect of arrangement spacing on suppressing gas explosion overpressure 、、 ,  5、10  15 cm  ,Fe - Ni  ­€ ‚ƒ„ , 11a ,  30 ppi,  15 cm  Fe - Ni  5  94. 737% ,  ; 安全科学与工程·169· “5 È ÉÊË,»:  11b ,  40 ppi,  15 cm  Fe - Ni 5   93. 640% , ;  11c , 50 ppi,   15 cm  Fe - Ni  5   74. 781% ,     50 ppi  10 cm  Fe - Ni 。 , Fe - Ni   15 cm ,  5   。  11d , 2. 2 m  15、30、40 50 ppi  Fe - Ni  , 40 ppi  Fe - Ni   5  79. 825% ,     Fe - Ni 。   2. 2 m  Fe - Ni  5     5、10  15 cm   ,   。 5  Fe - Ni  ­ €‚ƒ€„ 。 、 Fe - Ni   :“ †† ” ‡ Fe - Ni   ˆ  Fe - Ni ,‰Ё [15] ‚ƒ‡‹ ,  Œ Ž Fe - Ni ­, ‘€‚ “  ‹” ,‚’ Fe - Ni  。 “” Fe - Ni  •‹Ž­ , ƒ „–—  , ›œ ‡ˆ£¡›‰ Fe - Ni ™šŽ­ žŸ¡¢† 。 ‘   ¤,‡ˆŠ† „–—‹。 Fe - Ni       Œ [16] ’ 。 “ ††“”‡ ” ,  Fe - Ni  Fe - Ni  “ • ” Ž Fe - Ni ,•¦™† ‡ Fe - Ni   ¥ 。 ‹–—¡¢ Fe - Ni “  •” (  Fe - Ni §˜‰ )  Ž‘、 [16] †¨© 、 ª«¨©ƒ “ • ” ™ ·170·安全科学与工程 [16] Ÿ ¡ £‡: š ,‰Ё††¢ (1) ‚ƒ°š¤±²¥‰, ±²¥‰¦ ¨©”˜‰‚ƒ°‹, §‰ ¨©,³¦ª˜‰‚ƒ‹œ,  ’œ’。 (2) •«š±²˜‚ƒ°ƒ±² ´’—œµ¬, ³¦˜‰‚ƒ‹œ 。 ‚ƒ°¶¡“”,®‡Š,¯°‚ƒ°¶¡ ›‰±,œµ¬²‰。 (3)  Fe - Ni  、 ,  ¬,   ¡¢、 ‹ Fe - Ni 。 (4) ‚ƒ° Fe - Ni • –—³·¸¨©²‰,¹ ‚ƒ°‹。 ƒ ­, ‡¼’—½°¾¶,¶¡¿ , À   Á   ½ ° ¾ ¶    ˆ, € ‚ · [18] ÂÃÄÅ¥¥ƒŒ¬‚ƒ,  ±²‘’—¸ ¬¾¶。  Fe - Ni  » ½°¾¶ˆŠ†, ‰„ Fe - Ni  “ † † “”‡ ”  “ • ” , ”Æ‰Š†Ž [19 - 20] ,”Ɖ ¨¹º»†¼ “ ‡½• ” Lj ­ [21 - 23] , Ɖ †¨ ©Š†‰ŠŽ½°¾¶–—。 6   (1)  Fe - Ni ¾«ƒ©¿Ž ¨©,( ) ‚ƒ°£¡ Fe - Ni ›ˆ Fe - Ni  ,À½°¾¶–— Á®ˆÂ ¹º»À Fe - Ni Ž‘, ’Œ  ‹–—›œ,ž®Ž Fe - Ni  [17]  €‚ƒ¯œ 。 « ¬  Fe - Ni   , Œ´ºŒ»µ¢£  ˜ 567 ÂÃÄÅ  Fe - Ni 。 1 ~ 3 ,Fe - Ni  ’  ’。 (2)   、  、     † “ ” ‡,   Fe - NiÃ’Œ  ’,Ä ŒÃŽ‘,ÅÝ   ž®。 ¥Ã†, Ɓ¤±² ”°¢£‡ Ç; ¥Æ¤ ±²¿”°, Ʊ² 568 Ê Ë Ì ˜ ,。 (3) 、 、 ,   Fe - Ni    ;、  Fe - Ni  ,  Fe - Ni ,Fe - Ni       Fe - Ni  ;  ‹  † Í 29 Î ³ 50: 797 - 800. [8] †‡ˆ, , ¦§¨, ‡. ‰Š [9] ¦§¨, , ‡. œ ¯, [10] °±« ŒŽ‘,  , †´, ‡. е’“”•–— ‹´[J]. ˜™˜‹††³(¶€˜†), 2015, 30 (5): 1 - 5. [11] š ›, , ˆ. ŸœžŸ’“· © ª ‹¢£[J]. ‹¢£´‘[ J] . [12] ¸††³, 2015(S1): 138 -144. ­, ¹ €. ¡ ¢³, 2016, 30(1) : 88 - 95. 5、10  15 cm  Fe - Ni  [13]           ,   ,   Fe - Ni­ 15 cm ,  [14] Yang Y, He X Q. Effect of meshy obstacle on methane gas explo sion[ J] . Procedia Engineering, 2011, 26: 70 - 74. 。  2. 2 m  Fe - Ni   € 5、 [15] [16] [17] ‹œ » ¼†§‡[ J] . †³, 2010, 46(1) : 104 - 110.  ˆ, ‰, Šˆ. ©ª‹Œ¨© ¤©ª, 2014, 34(3) : 278 - 284. ¦§¨. œ ¾¿ÀÁ²†, 2012.  。 £¤¥, ‚ƒ„. º¯¦ ޽[ J] .  10  15 cm , ‚ƒ„ ¡ ©ª ¬®¢£[J]. ’“‰²††³, 2013, 42(2): 206 - 213.    。 (4) 、 、 ,  ¡ «¬®¢£[J]. ‹, 2013, 10(44): 1390 -1394. ,    。  Fe - Ni  † ¹ ‘,  ¡¢£[ D] . ¾¿À: ¥. ¹©ª’“ª’“”–‹¢£ [ J] . •«˜†¤ÁÂ, 2016, 39(1) : 45 - 49. : [1] [18] Poli M. An experimental study on safetyrelevant parameters of tur [2] [3] Zhang F. 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Safety Science, 2012,   安全科学与工程·171·  24  3  Vol. 24 No. 3          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014  5   1,2  , May 2014  3  (1.  ,  150022; 2.  ­€‚ƒ„  ‡ˆ, 158100; 3.  ,  150022) ": ! †, , 3% €‚ƒ„ †‡ˆ‰Š ‹Œ。 Š 、Ž‘’“、”•”–—˜。 ­€Š ˆ‰ N2 、Ž‘’“、”•Ÿ¡ ¢£,¤Š   CH4 † ‡ˆ‰  ­ 、 Š 、‡ ™š›Žœž,Š §£  5 36 mmol / g,ŽŠ #$%:;  ; ; Š ; ‘’¬® š 。 Š ¥¦ Š ™¢¨© 3 72 mmol / g,¢ª«。 š doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 03 006 &'()*:TQ424. 24; TD712 +,-*:2095- 7262(2014)03- 0247- 04 +./01:A Study on modification and characterization of bentonite MI Hongwei1,2 , SUN Jianhua3 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Jixi Branch, Heilongjiang Longmay Mining Holding Group Co. Ltd. , Jixi 158100, China; 3. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is aimed at improving the adsorption performance of bentonite on the low con centration methane. The study consists of using mass fraction of 3% of sulfuric acid and ntetracosane for modification experiment on raw bentonite with chemical immersion method; testing sulphuric acid modi fied bentonite, tetracosane modified bentonite, and raw bentonite in terms of N2 adsorption, specific sur face area, pore volume, and pore size. The comparison of data before and after modification suggests an increase in adsorption, specific surface area, and the pore volume of modified bentonite, accompanied by sulfuric acid modified bentonite performance superior to that of ntetracosane modified bentonite. The modified bentonite exhibits a maximum CH4 adsorption capacity of 5. 36 mmol / g, a 3. 72 mmol / g in crease over before modification—a significant increase. Key words:sulfate; ntetracosane; bentonite; modification; surface characteristics 0 ¯°µ¶±²·¸¹º»”¼½¾¿ÀÁ˜   ™ÂÃ。 ÄÅÆÇœžÈÁ¯°Éʳ¯ËÌÍ [1] ±²,ÎÏÐÑÒÓ,¨©¦§ÔÕÖ¯° 。 × ¤¥¦§¨©ª«¬® ¯°±²³´¬, 2345: 2014 - 01 - 21 Ø,Ù²ÚÛ܍ÄÅÆÇœžÝÞÈÁ¯° 6789:;: Š‹Œ(1986 - ) ,Ž,‘’“”,•–—,˜™š›:œžŸ¡¢£–,Email:mihongwei1986@ 163. com。 ·172·安全科学与工程 248 ú û ü ý 。   ,  , ­€‚ƒ „  ‡ˆ‰,Š,‹ŒˆŽ ‘、 † ‚ƒ’“”•–。 —˜™š›œž,Ÿ¡¢,£– †  ¢ Ø Ø ÿ 24 ~ þ —˜™àÒÓÔÕÖ´±—˜™。 Íδ±— ˜™ÜÝ÷—˜™ ™²³, ¨´µÀŒ¶·¸ À–À,¹º 1 »。 „ ¤ ¥¦,§¢¨©©ª、 «¬®¯°、 ¨©±² [2] ³´,µ´±³¶·‰„—˜™›¸ 。 ´±—˜™¹ [3] ¿ÄÅ©·ÆÇÈ º»¼½¾¿、¥À、ÁÂà 。 ÉÊËȲ¡ Ì 3% Í ÎÏÐÑÒÓÔÕÖ,×ÈØÙÚÅÛ,—˜ ™Üݨ©Þߨ´±àáâ´±; ã ä   ¨©å±Þßæç。 1  1 1   èȗ˜™éêêëì험™îïð ñ²—˜™,ÍÎÑÒÓÔÕÖ´± ( “ )   Û (  ) ؍òóôïð。 ´±—˜™ ȍ CS501SP 、ZK - 2020   à Ä。 1 2 1 2 1 Fig. 1 1    Acid modified bentonite and raw bentonite   µ € 74 μm —˜™ÜÝ 150 g ¹´± —˜™ —˜™ ¸,¶²¡ ¸õöÊ, Ì 3%  H2 SO4 ÏÐ; µ  6 h, ® øÒÓÔÕÖ´±—˜™¨´µÀ÷—˜ ™²³ù¢,ŒŽÓÔÕÖ ,¼í –,¹º 2 »。 ™ Ðэ¬¬ , šÊ¬ Ð。 ­ €‚—˜™ÜÝ,ȃ„½ †õö Ê,» 105 ℃ ‡ 24 h,š‚õÞ ʈ‰Š‹, ¶·Íδ±—˜™ÜÝ。 ŒŽ´±‘­ʂ ’“,•”æ• 74 μm。 1 2 2  µÒÓÔÕ֖À— ώ˜½™šÊ,² ¡­€ 0 2% ÏÐ,›š € 74 μm —˜™Ü Ý 100 g õöÊ,  5 h,œµõöž    40 ℃ ½Ÿ¡Ê,È¢£¤µž—˜™¥¦ ¥§÷‹¨©ª,«˜½™š¬í,·Æ—˜™Ü Ý,õö‘,» 50 ℃ ‡ 18 h,š‚õÞ  ʈ‰Š‹,¶·ÒÓÔÕÖ´±—˜™ÜÝ。 2 2 1    ®¯°±—˜™Þß´±, ¶·Íδ± 2 Fig. 2    Ntetracosane and ntetracosane modified bentonite 安全科学与工程·173· Ì3 Í ÎÏÐ,:„ 2 2  2 2 1  N2  †‚ƒ 249 Ÿ›Ñ Ê–Ë©§­€‚ƒ„ ,  。  N2  ,   。   。 ,  † ( ‰ 3) 。  N2 ‘¯ –¦¯°‡±¢‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ †,›œÌ¶Í¾,¿’΃ Ï€ƒÍ¾À ‡ˆ‰Š‹ÐÑ, Á ÂÒÓ。 ·§‡ˆ‰Š ÔÕÔ΃ִ, ¨„ † ‹ ;›œ,×΃®ØÙ,·­Ú­ ‡³–¦ [5] ° N2 ‘¯ 。 ½·§™Û‚  ,  。 74 μm ­€‚ƒ„ †、 ‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ †ŒŽ‘’  25 ℃ “,” 2 2. 2 1 0 ­„­€£–‚ƒ„ ®°­€‚ƒ„ †Ÿ‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ ›œžŸ 、¹ÜÝ。 •–—˜™ ASAP2020 š›œ žŸ‘ ­€, ‚ƒ¡„ ¢†。  0 ~ †、 ‡ˆ †‡† N2 , ™ †、 „ ­¤ N2 ,ˆ‰ 3 Š‹。 ‰Š‹‚ƒ„            Å·ã¶äœ È,·å·æ,‡ˆ‰ Š‹‘¯çµ,µ°¨Ÿ·,–¦   Fig. 3  N2  Adsorption isotherms of modified bentonite and original soil on N2 Œ‰ 3 Ž‘, ­€‚ƒ„ †‡ –¦—˜。 §¨­–©,  –™ª«¦©, ¬š›®œž。 Ÿ—­€‚ †„ †‡†­, ¡ N2 ›œž­ –¦。 ¯°‡±¢­€£–‚ƒ„ €£²³¢¤¥‘¦§„ ª´,©®«, ‡¬­ †, ¢ Tabel 1  and original soil ›œž / ( m2 ·g - 1 ) † ‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ d / nm 63 554 3 4 758 8 103 983 3 7 841 2 81 296 5 5 435 4 †‡† ­€‚ƒ„  Specific surface area of modified bentonite èÕ „  † †¨©˜ ®© N2 ‘ ¯™µ,©­©–¦° N2 ‘¯±² [4] °•Éœž,›œž­¤–¦,½· §Û‚ Ê,›œž–¦•Ã。 1 †„ †’­“,“¥” N2 •ž ƒ„ Œ› 1 Ž‘, „ †¢­€Å‡ˆ‰Š ‹‚ƒ,›œž­¤–©。 ­€‚ƒ„ † ¹ÂÃ,ß›œžàá½,›œž–©。 ˆ ‰Š‹‚ƒ„ †, ·§„ †·â·µ¶Šœ  3 (1) ›œž ¯´º°„   † †‡†˜»¼Æ¯,×¹±©;Á ·¸·§»¼Æ¯Çސ­¾¿, ·ÀÁ    Ä ›œŸ¨‘ Å N2 , ›œž–©§‡ˆ‰Š‹‚ƒ。 ­€‚ƒ „ †›œž–¦‡±¯°­€˜ H ‡   ,–¦•Ã。 。 €³¤˜,H ‡¯©‘¶´°µ¶Š (2)  ¹ ¿ƒ‘é¹、¹‘¦、›œ [6] Ÿ©¿ƒ œ 。 Ä ASAP2020 š ¨ œŸ›œ Na、Mg、K、Ca ‡¯,·§ H ‡ ¯¸¹®§º´‡¯¸¹, „ † ž ›œžŸ‘  74 μm „ †‡†、 ­€ ‚ƒ„ †、‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ † Å ®–©;H ‡¯´º°»¼‡¯,‡½·¸ ¹‘¦„ ‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ †„ †‡†’­“ ,–ÅÆ­€‚ƒ„ †ÅÆ© † –©§‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ †–。 Œ‰ 4 ˜ë‘, ­€‚ƒ„ †˜”– ­¾¿,·ÀÁ¹ÂÃ,©Ä«,  N2 ‘¯ƒº®»¼。 ­“,Ç–®§­€£–‚ƒ„ ·174·安全科学与工程 †,½ÈÉ ,ˆ‰ 4 Š‹。 ·•ž‘¦‰ ( ‰ 4) ê, ‚ƒ„ † „ †‡†­,  –¦—˜。 ­€‚ƒ„ ©,®、–Ë©; ‡ˆ‰Š‹‚ƒ„ 250 Í Ç Â ¿         ,    、      。 À ‹ ‹ Î 24 Ï » †‡• CH4  †•–,˜Ÿ™š›,˜œ• ž,  ¡¢£¤¥ ­¦§›Ÿ ¡¨©¢。 3           ¤ª¥¦§ª«¨ª; ” ¡£¤ªŠ ,”©,¡£  ª©¨。 (2) 、 ”    '4 Fig. 4  (1) ›•–, ¡£    JKLABabc`dX_ Contrast diagram of accumulated pore before and after modification of bentonite • N2  † ••¬« , †•®  ; † ” 。 (3) 、 ”  H  , ,    ›•–,–¡¢€、  ,、, –¡¢€ ,  , ¦§¯«••   ¬®,¦¯°°±², –¡¢€ ; ” 、 。 ,  ,、  ­, €, ,     。 2 3 Be(G †‡€ †ˆ‚ †ƒ„ ‰Š‹Œ。 Ž‘’“ 74 μm  ƒ„ 、、 ”,  ˆ‰,Š‹ 5 Œ。 ­‚ †Ž‘,—‡˜ †™      ›—ž“ †‡• CH4  Ÿ™š›,œž。  , µ, , ™. ¬ [3]   . ˜¥ ¿À ‹, 2012.  ·¸ [4] Adsorption isotherms on CH4 before and after modification of bentonite 。 [5] [6] 。 ” 。 ”›œ•– †5 36 mmol / g,– • CH4 ‘ ›—ž“ ¶. Ÿ :   JKLABabX CH4 YZ[\]  3 72 mmol / g,  †´•–, ˜ [7] ‹, 2009. †‡ †´¼½[ D] . : ¾ Á¥ †´¼½[ D] . ¹, §, , ™. ¼½[ J] . Þ Ä‰, 1999(1) : 9 - 11.  . ¶¦¬ ‹, 2004. Ǎ. . †Å¼½[ D] . Ɓ: Ɓ †™ˆ‰‚º‚»[ J] . È Š‹Ã‹», 2003, 17(5) : 591 - 595. ­¼, €‚ ,  à [8] †‚¶·¸¹ º¥[ J] . ¶‹», 2012, 37( S1) : 126 - 130.    †  3 72 mmol / g, 。 [2] ‹ 5 šŽ,”• CH4  †‘ 、 ’“、 ‘ œ 5 36 mmol / g,–œ     (5)   ”    • CH4  ‘   Fig. 5 ,” ,。 [1]  ³ fg+.:    '5 ³”‚´µ ¡¢, Ÿ± †–¡¢€, Ÿ²。 (4)   ­‚ƒ„ 22 ℃ †• CH4 – •® 。   H  ƒ. „ Éʼ½[ J] . Ë ‹‹»: ƒ½¿‹†, 2008, 25(4) : 73 - 76. ‡ˆ, ‰¾‰. •ÌÄ Cu 2 +  Ëà †´¼½[ J] . ‹‹»: ƒ½¿‹†, 2011, 28(2) : 75 - 78. ( -h  ) 安全科学与工程·175·  24  2  2014  3   1  , 2.  ! Vol. 24 No. 2          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 1  ,  1  , 2 ­€‚ƒ„ 2 ,  †‡ƒ„,  † 158100)  (1.  ,  150022;  Mar. 2014 ": , ‚ƒ„ ,†‡ˆ‰Š‹ŒŽ  FracproPT2007 ˜™ ,  ­ €  ‘ ’。  ˆ “ ” • – — 𛄉Š‹œ žŸ¡¢ £ˆ¤¥¦‚ƒ,•§¨¦‰Š©ž ª«。 “”¬˜™–®¯:ˆ°±‰Š ², ‰³„ ŒŽ ´µ¶·¸¹º» ¼、½¾ 1 87 m »;‰Š¿À²ÁÂý¾Ä 101 56 m žŸ¡ËÌͦ°Î。 ÅÆÇÈ ÀÉ。 ʂƒ #$%:‰Š‹; ; ŒŽ; ž doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 02 015 &'()*:TD712. 6 +,-*:2095- 7262(2014)02- 0177- 05 +./01:A Study on antireflection technology of coal seam based on acidification process ZHANG Yingxin1 , YANG Jie1 , WANG Pengfei1 , HONG Tao2 , SUN Haibo2 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Jixi Branch, Heilongjiang Longmay Naining Holding Group Co. Ltd., Jixi 158100, China) Abstract:This paper highlights an improved approach to improving the gas extraction effect of low permeability and methanerich seam and eliminating the working face gas overrun by addressing the low permeability by acidification process, as in the case of Pinggang coal mine typical of coal seams with low permeability and high gas. The paper describes an experimental study on the application of acidification process in coal seam antireflection technology using the combination of experiment and FracproPT2007 simulation, and an analysis of the mechanism of acidification antireflection. The results show that the acidulation of a coal seam employing matrix allows acid to influence gas permeability of coal seam with the circle having a radius of 1. 87 m, using the drilling hole as a center; acid fracturing can produce a high flow conductivity fracture with a radius up to 101. 56 m. The research serves as the foundation of the coal seam antireflection technology innovation. Key words:acidification process; gas extraction; low gas permeability; antireflection 2345: 2013 - 12 - 16 6789:;: ˆ‰ (1978 - ) ,Š,‹ŒŽ‘,’“”,•–—˜™,—˜š›:œžŸ¡¢、œ£¤¥¡¦,Email:zhangy ingxin01@ 126. com。 ·176·安全科学与工程 178 0 + * ) ( Š , , & 24 % ' µ¶,-€¬;:°;:®·ù-。 ¬;:  ۸ؔë©<®¹º»|;¼½¾ ©,;¼¿À©Á÷ñ©¬®¯,í  ,、   ,  [1 - 6]  。  ­€‚ƒ †‡ˆ‰Š‹, ŒŽ‘’“”•– —˜™š›œ。 žŸ¡¢£¤¥¦,  „ §¨Ÿ©ª , «¬ ®¯°±¯ ²³, ŒŽ´µ´ ¶,·¸¹º »™š²¼½¾ ¿。 ÀÁ,‚ƒŒŽÂÃĔ, ÅÆƒÇȔ ©ŒŽÃ。 ;:®Û¸Ø“ë©<® ¹º,;¼¾©,â©Ø  ºû®@,;¼ÄÅÆÀ®@Á÷ñ©¬® ¯,í©ŒŽ。 þ£¤¢,«ÇÈ [ÉÞ¬®¯,¥ÇÙʦ|§、¨©ª ³;´Ë̬²®¯, ÍÛÎÏ”ŒŽ †Éˆ‰¬·。 ·¸, Ш;: »ÑÒÓ ,Ô§«±[³;´«¬,íÂâ«ø 2 ~ 3 ɒÊ[7] 。 ·¸, ËÌ͓ŒŽ¨ ù¬®¯ˆüÕñÁà­ü®@, Ö« ¢£€çñŒ×ØÙˆ。 Íß×ØÙˆÐ¨ ÎϏ™š,ÐÑÒ±Ó、ÔՐ ÁÖ×,؊‹ÙډÛÜÝÞßàጠڔر^ÛÜ, íÂâŒ Ž Ý͓,Îϐ™š。 Š‹,â«®¯Ó°ãä , ͓ŒŽ [8] ,åæçè͓™šé 。 ê :,Þªß € |§:CaCO3 +2HCl  CaCl2 + CO2 ↑ + H2 O, ëì¨íŒ“, €Í“ ™š,ïðÌñòóßôõâöŒ,÷ñ øù¬®¯úûü®¯。 ýþƒø× ¡¢£¤ÿ~,é}ŒډŠ‹|{[\ ®Œ、“\]^_±Œ、 \`@Œ、 [9 - 12] 。 ±?>®=<Œ ;: »ÛªØŽûŠ‹, [[。 ¨;: »€,¨ ”Œ€£¤ê , 1 Œ üŠ‹。 ¨©ª:CaMg ( CO3 ) 2 + 4HCl   CaCl2 + MgCl2 + 2CO2 ↑ + 2H2 O。 à¨Ù:,áШá,â HCL |§Þª Á,2 mol  HCL Шԧ 1 mol |§ ,  ­ 1 mol  CO2 ;â HCL ¨©ªÞªÁ,4 mol  HCL Шԧ 1 mol ¨©ª, ­ 2 mol  CO2 。 à ¸,Ш-ãäå½Àæ HCL Ô§|§、 ¨ ©ªÃ X F 、X B 。 3   ë/.ù,  /. 27 km。  ë/.­€‚  ,ë/.ƒ©.„, ë † -  ‡ # ®ˆ‰Š‹†ù-。  Œ†Ùù 14 # Ž‘­’“”,14 •¡–— p0 = 2 7 MPa, ¬˜ŒŽ‘’™•¡–— 1 1 × 10 -2 m / ( MPa ·d) 。 š 2 2 € 40 2 m / min, ž˜ 딌“ 。 ¡¢Ÿž˜š ¡¢: ¡®¯£€ ¤,¥¦|§, ¨©ª«¬®¯, °¡±² 3 ›êœ Ø;: ºû “ ‘ç ” è¨Ò±€ ±é,ØÒ±êäûÒ±öç、;:Ó çŸ ëìíîç, ïð 1 ²ñ。 ØÍ “ ‘ç ” ±, ;:Ó çã䗘Ò±[™òó, íîÒ±ôõˆ‰ö’,·¸,¨; :Ó ç€£¤ˆ。 ÷±ø¨º·É|-ù ç,£¤;رíîãä,€ ŒŠ‹ú˜。 ;:Ó  ³;´«¬¬-’€ 20% , ·¸¨š €£¤ê 。 2 ü       ;: »é}۪؎û Fig. 1 1 “ ”  “ Three times” schematic diagram 安全科学与工程·177· Ï2 Ð 3. 1 ÑÒÓ,Î:   ,   4 m  , 100 m,  113 mm, 。    (   ) ,  ­ 。 €‚ƒ„ ƒ„  , † ,‚ƒ,ˆ„ ­‡€ †Š,‹ŒŽ‘’“ ”•„。 ‡–—˜,™”•„š‡•›œžŸ, ¡¢ 2 ‰ £¤,R ˆ¤ƒ„ Š“,r ˆ ¤  Š“,l ˆ¤ ‰ Š。   Fig. 2  Borehole acidification schematic diagram ¥¦§¨: ns 1 - ΔE 1 - = - k0 exp v= k θ Tref t [ ( )] (vwall ) m , (1) k0 ———«¬®Š; ŒŽ“,m。 Ÿ•¡‰ r / R′ Æ¢‹Ç•›„Á— ˜œ‹,½£ 1 V = πh( R′2 + 0 843 R′2 + (0 843R′) 2 ) , 3 ¤—˜½£ V = 0 85 πhR′2 。 €‹(2) ½ȗ R′ = (2) “ V 。 0. 85 πh 槡 (3) ‚°±ÒÓ£², šŸÐ—˜žŸ。 Ô £³Շ  ´ „,  40 cm, Ö ˜ ž ×  30 cm,Ø 30 cm × 30 cm ٕ ‡ 11 3 mm,‡ 20 cm ,µÛ   500 mL Œ¶“‡ 15%  HCL, ÜÝ ÕÚ ¶Þ,·ßظ¶à‡ 1、2、3、4、5、 6、7 cm¶àáâã, ™ãäå§æ! æ!"#¸*。 舽,  †Õ  6 ~ 7 cm ¾。 €‹ (3) —˜ ΔE———¯°; k———Ž‘’„±“;  R′ = 5 98 cm。 è°±ç¹—é» ½­‹+¿。 ¤¶ê, ½°°±³ÒÓ´Õ θ———²”®Š; T ref ———³®(25 ℃ ) ´¨±“; £,‹™ë‡-,ÀÁ Â./, „ªŠ§£ÃÄ, ì¼™0Å v wall ———¥„„ˆ•¨Š; m———µ–。  ¶Š‡ c0 , ¦§ ¨€‹ (1) —˜—,v = 10 mol / min。 €·– ,  ‰ ¸¹‡ 90 m,  3 ¨Š‡ 2 m / min, ¬º»˜¼™, ¨‡ 1 686 m / min。 ‚ƒ,r / R ½ ¾¿ 1 686 / 2 ›À«•›„Á˜。 3 ‰š 1 2 2 πh( R + Rr + r ) , 3 ‹:V———• › „ Á, à  Ä   Œ Ž  „  „ 3 Á,m ; h———•›žŠ, ÃÄ ·178·安全科学与工程  "##$%&"'¸!。 °±ç¹( ¤,º» 7 cm â£ã¼, Ý)ã× ‹:n s ———¦§Œ,mol; t———©ª€,min; •›„Áœ‹:V = ŒŽ“,m; r′———•›ŸÅ•“, Ãā  §、ËÌÍ؟©ªÏ«¬´,½€Ÿ Ю¯—˜£Ñ。  2 ¸¹,m; R′———•›Å•“,Ãā ɽʗ  “ r′。 ¥ƒ,¦¬º   179 ÔÃÓÕÖ ‰  íÃÄ。 €ƒ½±1 2í®¯34½Æ。 ß‹(3) Çð, ¡¹‘® 100 m 5 3  100 m Œ¶“‡ 15%  HCL  ,¦6®ñ 1 87 m。 ¬ º‰È™”¶ò,   ”ó‰Å7ô8¨‰ 97ô, :;±§², ‚ƒ, £<‰ÉÊÉ =Ê,>§‚‡ÄõÝÉËÁ¸; :?°ñ§²ô’Ì, ¦ °¨•Á’Ì, Íõè§Î 180 Û Ü Ý Þ 。  ,    ,  。 3 2     Ê Ê à 24 á ß €, ·   — 101 56 m, 0 608 cm,˜ 7 28 m  ¸–,– 。 “–­€¹ –­œž,‚º´¢» ƒ ”¹。  ­€, ‚,  ­, ƒ, „ † ‡,ˆ  ‰Š‹ £¤¥±¼ 101 56 m。 ‰™š½ ‚,    £¤¬®¾  54 3 „。 ‰“¦¥ ,   ˆ ‰ Œ Ž     ‘, FracproPT2007 ’“  Ё†‡¿¨ §ÀÁ˜,  ,€ ”•––—、–˜– ,™š›–­œž,€Ÿ¡¢ ‘ ‚¢ƒ¡£。 (1) Ÿ „  ‰ †¤‡¡£ 。   YF230D  ¥¦ˆ ’“ƒ– , €¨¥ 19 690  SEX 28%  ©   , ’ ª  «    ¬ ®。  ‰Š§‹  ’“ ¯Œ :   ° , ±”•— ¥ 105 m   – , Ž ‰ Š  ˆ   ž ‘ , ”•–‰Ÿ‹žƒ  ‚ , – ´‰²œ¨©ž, ÄÅ´‰ œ¨ÆÇ,ˆÁ˜。 4  ŒŽ€¯Œ,ªȔ¥¯«,Ž¢ ³ –, ¶ ž’ª­›Š ‚。 (2) ”•–œž 3 Ÿ¡。 。 ÊË, ¢‰• ( HCL,CH3 COOH            ±³ ˜‹, , ±€ Í ±†‡。 ˆ ¬®, Š·¡£¸®ƒµ  €‹ÐЁ†‡, ÄŌ¹¡£ ¦, ,ŽŠ‘‚‰¡££ŠÄÑ¡£¸ ®È‡,‘  –¤® ) ˜‹• CO2 †²µˆ Ì–¶,·³   –¤®Ÿ¯°,œ±、²³´ ‰É•Ȭ• Îρ’“ –’­ œ  ž 。  ˆ “ ¤  ² ”  、 • –— ˜‹ , ™š´µ€• ² ‰†ƒ±ÂÖ’“œ¨, ‡ ‰¡£œ¨©ž; ¶²”•–,  º» – ’ª·–­œž, ½‚ ‰¼              ²Ãҍ½± ’“²É•È• –°¯®’·Ó–³É•È, Ʊ” œ¨•¾¿ÇÀ, ’·‘ ‰ ²œ¨©ž, ¼·†‡Ô。 – Õ,֗Á˜, ‰½ ÂÀž„ƒ, ² Ï CO2 ™šž× CH4 ™šž›¨„,Ø          ÍÎ    , ³• –˜‹• CO2 ½ˆ œ CH4 ,·²™ÃÀ,‰ª   ›ÒÀ­·。 ŒŽž¡, €   Í΄ †‡¾“。  ޾, ˆ Íξ‹ˆ±Äʼn†  ”ÆÇ,‰  Õ,                                         Í΍ ¥› ‰‘,– ,‰¶Ãҍ ϟƒÌŸ¡,Ï¢£”•€£¤。 ,    ÍΉ Fig. 3 3 PT  PT simulation of fracture morphology ‹½¤Ù’“¥¥ ¦§Ú È  Œ Ž    ¨  © Ç ‹  ‰ • ” Œ ª。 安全科学与工程·179· Ì2 Í 5 merical and AnalyticalMethods In Geomeehanics, 1996, 20 (6 ) : 571 - 593.   [3 ] , 100 m  15%  HCL  ,    3 ,  1 87 m ,   ,    YF230D Š、 ‹ CarboProp20 / 40 Œ­,   101 56 m, Ž 54 3 ,‘  †ˆ ‚’, “ „ †‡” ˆ ‰,•–‹—ƒ˜。 [4] [5] (4) : 483 - 487. [6] [9] , , .  (2) : 135 - 142. [2] [10] , ’. ¹   ­€‚, ƒ „,  †, ’. „Ї—¼½š› ‰Š. ¾ †„—ƒ ‹  ” ˆ¨©[ J] . “´¸, 2001, 26(5) : 455 - 458. [ D] . Œ•: ¿Ž¥•´, 2005. ‘, ’“”, •–—, ’. ¾ † 𛍠© †„—ƒ± š›[ J] . º¼, 2010, 15(1) : 92 - 95. ˜ ™ š. „  — ƒ  à   ‹    [ D] . Œ•: ¿Ž¥•´, 2009. ÀÁ †š›¨© [11] ›œž, Ÿ¡“. ¾ŒÄÅˆÆ Ç¾¢ Ȑ [12] «¥¦, §¨, ­€‚, ’. „Š ²Ä‰ÊË (  ) †Šˆ²”³‘ ´‡µ‹ €¶ [ J] . Œ މ ´ ²¥· ´ ¸, 1996, 15 ¢, ‘, †Œ‰ ¨ © [ J ] .  ¢ º » • ´ ´ ¸, 2008, 37 ( 3 ) : 328 - 332. [7] €§„—ƒ¨©‚‡ƒ¨©„ª «,,†¬š›®Ÿ¯™‡š›‚ [1] HU GUO ZHONG, WANG HONG TU, TAN HAIXIA, et al. Gas seepage equation of deep mined coal seams and its application[ J] . 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School of Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China; 2. State Key Laboratory of Coal Resources & Safe Mining, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China) Abstract:This paper proposes a novel composite sealing material as an improved alternative to con ventional sealing material which suffers from disadvantages such as a poor sealing effect, a larger leak age, and a lower extraction in an effort to ensure the safety of mine production, enhance the sealing effect of extraction borehole, and improve the concentration of gas extraction. The research builds on an analy sis of the three leakage channels, namely the leakage channel of the material itself, the leakage channel around the coal seam and the gap between the sealing material and the pore wall, identifies the three fac tors influencing the air leakage, and is validated by an indoor sealing performance test using the new type of composite material and polyurethane as the sealing material, as well as field tests. The study shows that composites boast a better sealing performance than polyurethane and the composite seal provides a 75% higher average volume of gas extraction than polyurethane. The results demonstrate that the compos ite material is a new typed inorganic sealing material with a higher compactness, a higher expansibility and a stronger binding and affords a better gas drainage borehole sealing effect. Key words:gas extraction; compound material; borehole sealing; gas concentration 2345: 2017 - 01 - 01 6789: †ŒŽ‘’“”(51474211) :;<=>?: •–—(1960 - ) ,˜,™š›œž,Ÿ¡,¢£¤¥¦,¢£,§¨©ª:«¬®¯°,Email:lbq21405@ 126. com。 安全科学与工程·187· "1 ! %$#,Ÿ:*¤ÍÎ ƒº»„ 23 Ô  ,  ,   ,           ‹ÚⅡŠ‹?£¤。 ¤€¥µ, °^Ÿ¦§² ‚ƒ¨©£,Š‹?@。 ¾¿,ª`@Š‹ [1]   。   , ­ € ‚ ƒ „  € † ‡ ˆ 、 ‰Š ‹ , Œ    Ž ‘ ’ “ ” • – 100% 。 ÚⅡŠ‹?, ”‚ƒ¨©。 «’Ÿ ªÉ¥µ,¡‚ƒ„ ¬°Ì¡‚ƒ—äåæ —˜™š›œžŸ¡¢£¤¥¦  §¨©ª«¬ ,62% ¥¦®¯ 30 d   Ž‘’“° 30% ±² ,66% ¥¦ 60 d  [2] Ž‘’“° 16% ±² 。 ³´µ¬¶ ƒ ·¸¹º » ¼ ± ¡ ‚ ƒ ½ ¶   „ Á¡Â¥Ã£Ä 1 à,¾¿, ƒº»®þÿԈ。 “òóôá ⯣,><Ô~,þÿԛ。 ‘ïð˺»°± š²,³Žáâ´µˆþÿÔ。 1 3  -  ¶Ü·、 %$#Ÿ 。 ¾ ¿, À ÅÆÇȪÉÊË̺ »ÍÎÏЪ«ÑÒÓ ½¶’ÕÖ× 。 [7 - 8] ƒº»„ Ô Ø,ًÚÛÜÑÝފ߂ƒ:Ⅰ ົáâŠßƒã; Ⅱ‚ƒ—äŽåæŠ ‚ƒ„ ߃ã;Ⅲ ƒº»ÆƒçŽèéêæŠß [3] ƒã 。 ëì,íîÈíÚïðËñšòóôõ ’öñ ƒº»。 ïðËñ ƒº»÷ïøùúû å,ًÚÛïðÆçé忽߂ƒ。 òó Úې¡&|¢, Š‹ ÚⅢŠ‹?Ƅ º»š‚ƒŽ‘êæ ¸ܹ’º»。 ¾¿, `@Š‹ÚⅢ Š‹ ?, ® ¼ „ æ@。  [3] º » Æ  Ž  ¯ ¤ +  ˆ、 ê 2  2 1  „|–˜Íκ»Æòóôº»„+, ÚÛþÿ“½¾¿À½|¢òóôšÍκ» 2 2 þÿ“’Á 9. 030 š 0. 187 m / ( MPa ·d)。 ¾¿,Â(1) Ã,°^Ÿ¦§²,¼ÈÍκ» ƒ_,‚ÛŠ‹ÚⅠŠ‹?Äòóô 2. 1% 。 ƒº»üïøùúýþÿÔ~, ¼±¡‚ƒ —äŽåæ½¶ à。 }|{ˆ„ €, 2 2 [\]^_`@³Üъ‹ÝÞŠ‹?。 1 1  ¡Š‹ÚⅡŠ‹ÅƾǒÕÃ, ‚ƒ ¨©Š‹ÚⅡŠ‹? ¾Ç。 Èõ„ ôñ [4] : >ް , ƒº»Â=<;:Ë/.Î-, q = - KS dp , dl (1) Â:q———‹Žþÿ,mm / s; K———„ º»þÿ“,mm / s; 3 S———„ 2 º»‘,mm ; dp / dl———。 þÿ“ƺ»„+, „ º» „Œþÿ“@。 ¾¿, Š‹ÚⅠŠ?   º»¡‚ƒ¨©, ”˜¼º»´É ÊÔ。 ¾¿, ¡Íκ»½¶ÉÊÔ½Ë。 ?Íκ»ÌßÍ?ï, ÎÏ 1 min ØÐ ß?ÑÂ,ÌÒÓº»ÔՎ‘,¿ØÖר_ éÒÓ¹。 ½Ë¤€­Ù 1 ÊÚ, Íκ»üï ۔Ø,³ŽûÕÉÊ。 27 h Ø, ÉÊ k ‰Ü ,ÝÞ° 1. 30。 º»ßÉʁú‚ ƒ—ä ԏ)Žãåæ,`@)Žþÿ, àŠ‹Ú。 Ž‘ £@ ̺»„+。 1 2   ‚ƒû Ø,Ž” ,” *’。 ‚ƒ—䎒,   、 ԏ、­Ô、 €)” [5]    。 ¹  ԏ‚ƒ„ †Û‡ˆ‰Š”, Ž«( ԋŒ,þÿ£,Ž‘Œ’Š‹Ú。 ­Ôã   ŽÊƒ”£Ì€)”,“”•-–‰Š”, —«(­Ô‹Œ。 ˜ãŽ™’åæ', þÿš›。 œžŸŸ ·188·安全科学与工程 [6] Úې’Õ¡&¢Š  Fig. 1 1           Relationship between expansion rate and time 24 2 3 Â Ã Ä Å  Ⅲ, Ⅲ,  [9] ,  。 ,    2­ 。 2a (  400 ),   €‚, ƒ ,„ƒ †‡,Ⅲ Æ  Ç Ç È 27 É § ¡‰Š‹ 2. 72 m, ŒŽ, ‘’ # ¢£¤¥“¦”§•, ƒ™­€­¨ 6 ˜ ¡ ¡¢£ ¡ ¢ £ ˜  2. 88 ~ –— 0. 18 ~ 0. 23 MPa, 3. 52 m3 / t, ¡ ™ š ¢ £ ˜  1. 94 m3 / t,   › 3. 4% , œ¦ 1. 170 1 m / ( MPa ·d) , ž 3 Ÿª¢£« 0. 049 3 m / min, ¢£ ¡¢£‹ 2 2 ¡© Δp = 12 mmHg。  16509 ™­€¤¥ 16507 ™­ 3 €¦ ‡¢£€‚,§¢£¨©¨10 m / min €‚ˆ‰; 2b   €‚, Š ,  ‹ƒ,„ƒ 3 ª«。 ¤¢£¨© 3. 6 m / t。  10 ª–Š‘’,¬®¯ † ‡,Ⅲ。 ° 1 ~ 10。 ±¬ 1、3、5、7、9 3 2  ,²³–— 2. 5 ~ 3. 0 MPa; ±´† 。 µ‹ 12 m。 †  ™­¶·®¸¹º‘’ª 28 d 3­ 。  ,¢£¯ ‰ °¦ 3 ¬,  ª¢£¯ ‰ ° ¦ φ »±”ª, ¼±½ 75% , „ƒ ”。 · Ÿ®¾–‹¿²³´‡µ¶·, ¸À †                  a     –й²Á‹Â£‹Ã。  –Š º,²»Ä¯ ź, Á‹Â£‹, ±–¯   ‡µ。         567. 6:-55;:(' !" ,-. +12 #$%$$ &' #)%* ++ /0" 3$$ 4 8%9 #%))-<3 =1 8$$ + >;1?.1 #9$   Fig. 2 2  b       、 Observation of polyurethane, composite and coal wall 3 Fig. 3 4        Average concentration of gas drainage  ŒŽ‘’,  “ 3 (1) , ¼© ”。  ¾ ¿ÀÀ‹、ÆÇ—Ž ,ÈÁŒ –Š ”。 ’•  –Š“½ ‘’, ŠÉƒ 3 1  –Š, —  ˜ 16509 ™­€š‚™›‘’。 ƒ ™­€œž„” † ‡, † U Ÿˆ。 ™­€ (2) š‚™›‘’ŠÉƒ, ª¢£¯ †  Á‹±,£›, † ª‰¢£¯ °¦± 75% , „ƒ 安全科学与工程·189· Í1 Î ,  。  [2]  ,   ,   .              [ J] .  ­ €‚, 2009, 26(2) : 127 - 139. [8] , †‡, , ˆ. ‰Š‹ ƒ„ 433 - 439. [3] ”, •–—, [4] ƒ„ , ˆ. ˜Š™šŒ‰ ›­’ƒ„ , 2001. †‡ˆ, ƒ ‰, †‡, ˆ. šŒŠ£ ¨™˜Š[ J] . ›€‚, 2015, 40(3) : 588 - 595. ‹ Œ, ©Ž‘, ’ “, ˆ. ”¢•¡ ¢ªŽ‘[J]. ’“€€‚, 2013, 42(6): 982 -988. Xiang Xianwei, Zhai Cheng, Xu Yanming. A flexible gel sealing material and a novel active sealing method for coalbed methane drainage boreholes[ J] . Journal of Natural Gas Science and Engi Ž‘ [ J] . ’“€€‚, 2016, 45 (3 ) : Œ­ [5] [6] [7] : [1] 25 •–—,ˆ:šŒ¢ª neering, 2015(26) : 1187 - 1199. [9] Ž‘[ J] . ›, 2009(10) : 96 - 99. –—, •–—, ‹ Œ, ˆ. ˜™¢™ ¢ªš›[ J] . €‚Ÿ“€€‚, 2013, 35 (5 ) : 572 - 579. , œ, žŸ, ˆ. ¡š™ ¢[ J] . ›€‚, 2010, 35(7) : 1155 - 1159. £. ¤¥¦ ­Š‹™ž§[ M] . €‚:  (  )  檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 (  12 ) «œž¬®Ÿ¡, ¢£¯¤¥, ¦§ [5] ¯¤¦«¨§ 0. 982 ´ 1. 118 m / s。 ©ª°¡ [6] 0. 932 m / s; °¡±«²§ 55% 、65% ³, ¢£ ±«²§ 55% ³, µ¡«¬«¶; ¡± «²§ 65% ³, ®¯µ£·¸¯, ¹ [1] , , „, ˆ.   [2] [3] [4] м½ [7] , ,  , ˆ. þĹ , , , ˆ. þ‰´µ¶±¡ ³¡[J]. ¿ÀÁŸ“€€‚, 2016, 26(3): 251 -255. †š,  ·, ­€‚, ˆ. •¡ƒ„ [ J] . ’, 2006, 15(7) : 57 - 59, 66. ·190·安全科学与工程 †‡«· †² •, ˆ. Ǻ»¼½ –—ƒ„ †˜ Œ[ J] . ŸÈ‚, 2014, 32(24) : 51 - 55. ••, ™ š, †›œ, ˆ. ¾žŸ¿ƒ„¡ ¢Àɐ²‡Ž‘[ J] .  † ¡¢€‚, 2013, 13(6) : €[ M] . €‚: ¦œ­’ƒ„ [8] £‡, ¤Á¥. ­ [9]  Ê ¹,  § ¨,  © ª, ˆ. «  FLUENT6. 3 ¯  « · , 2009: 112 - 134. ¯¡ [ M] . €‚: ¬€­’ƒ„ , 2009: 1 - 68. [10] ‹®, ¯°±, ²‹³. Ë [11]  Ž ‘[J]. ¿ÀÁŸ€Â€‚, 2012, 22(6): 549 -552. ¹, † 73 - 77. °±¾² ³¡[J]. ¿ÀÁŸ€Â€‚, 2013, 23(1): 1 -5. ’“, ”  º»“ ” Ÿ¡。 : ˆ‰·, Š‹, †Œ, ˆ. ƒ„¸Ž ‡[ J] . ‘“€€‚:ÅÆŸ€„, 2012, 36(6) : 36 - 43. †²‡ [ J] . ´Á“€€‚: ­€„, 2006, 40(5) : 858 - 863. µ, £¶Ì. ¯¡ - ¡®¯²‡[ J] . ¬­ €‚, 2001, 52(1) : 1 - 12. (   )  29  6  Vol. 29 No. 6          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  11     (1.   „ Nov. 2019 1,2  , 3  ­€,  ‚ƒ 454000; 2. „ †‡ 048006; 3. – †‡ˆ‰ Š‹ŒŽ‘’“”•, ‹Œ—˜™š€Ž‘”•, —˜ 400039) ":、   。     ­€、‚ 、ƒ„ †‡ˆ,‰Š‹ŒŽ ‘’“,­”• –‰ —˜™š、›œ、žŸ¡¢£ ¤‘ ZDY6000L ¥,¦§¨ ©‘ª«。 ¬«®¯,¢£ ! ©²³ 125. 1 m,´›œ ¤ ©²µ¶· 69. 9% ; ¸¹ºŽ²´›œ ¤» ޶· 70 m, ¼½¾¿¶À¸¹ºÁ。 ÂÃÄÅÆ¶‘Ç È, Éʶ ¤°± ©²Ë‘ÌÍÎ。 #$%:; © ; Ç È; Ï; ¹º doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 06. 002 &'()*:TD712. 6 +,-*:2095- 7262(2019)06- 0642- 06 +./01:A Deep hole drilling technology tailored for gas drainage in soft seams in high outburst mines Li Hong1,2 , Hao Guangsheng3 (1. School of Safety Science & Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China; 2. Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co. Ltd. , Jincheng 048006, China; 3. China Coal Technology & Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400039, China) Abstract:This paper is an effort to address the notorious pre pumping drilling due to coal seam soft ness and complex geological conditions occurring in high outburst mines. The study building on the analy sis of the causes of the abnormal symptoms such as hole collapse, pressure drilling and shotcreting in the process of gas drainage drilling involves analyzing what makes it impossible to construct long drilling holes in soft coal seam; and conducting investigations in Zhaozhuang Mine using ZDY6000L and other mining rigs together with smooth, spiral, shallow groove and triangular drill pipes. The practice shows that the drilling depth of the triangular drill pipe averages 125. 1 m, 69. 9% higher than the spiral drill pipe. The length of the lower screen pipe is about 70 m greater than that of the spiral drill pipe, leading to a basic solution to lower screen pipe in the whole process. This research could aid in the improvement in the drilling technology applicable to the conditions of soft coal seam, with the resulting technical breakthrough of drilling construction depth in soft coal seams. Key words:soft coal seam; deep hole drilling; drilling technology; drilling tools; screen pipe 2345: 2019 - 10 - 12 6789: ›œžŸ¡¢£¤(51774116) :;<=>?: ¥ ¦(1982 - ) ,§,¨©ª«,  ­¬,® ¯™š °, ™š ±²: 163. com。  ³ ´ µ¶ ,Email:lihong1860 @ 安全科学与工程·191· -6 = 0  , +,“:Š‹®˜™  。  45%  ­€‚ƒ„、  ­†‡ˆ‰­Š‹、ŒŽ‘’“, Š‹”•–— ˜™š™›、˜™œ™–—ž  643 Š‹¡µí¯、 ¶·、 ¸ ¹、 º‡ ¹“@» áâ,Š‹¼@‡’、½¾} ,     ,          [1 - 2] ՙ˜Ö*) ‡¿、ÀÁ Ã, š, Ėí ì。 »ÓÅÙ, Š‹ ÆÁ±ÇÈÉ ¸、¨¸、Ê˸,»ÌÁÙɈ¸Á¸;Š‹ »· ÍΡµÏÐ、ÏÑ,³» ·|;Š‹º‡ ¹˜ª, ŸÉœÒÓ¸Ç, º‡¢ÔÕÖרÙÚ。 Ÿ¡¢£¤“,¥˜™¦§ˆ‰¨©ª [3] «› ,˜™š™¬’–—Š‹®¯° # Û·¢ÜÝ <Þ ßà”•Š‹ 3 Þßá, âãäå;æ、 ªæ¯、 ± ²³。 ²´µ¶,Š‹·˜™¸‡ ¹º» 50 ~ 60 m,˜™¼½¸¾¿¦§¥§ÀÁ çæ“È è ‘ ­ ’ © é ê,   ë ª ì Õ í ø 800 m,Ɋ‹”• Šîïð¸,­æÄ–Ⅳ、 ®ˆ‰Âª ÃÄ,Å®ÆÇÈÉ»ÊË [4] ‘、§ÀÁ¼½ÌÍ®Îϓ 。 [5] ÐÑғ »ÓÔՙ˜Ö«› ר Ù,Ú¨ “ ˜Û ” ÜÝ, Þߨ˜™Õ‡à “ ˜ ñò‘âŸÌÈ» 0. 4 ~ 0. 6, ÞӋ Èèó– 0. 2。 ôõŒöÀ  ë   Ⅴ,  22. 8 m3 / t, ¡ø’÷ø¾ùÌ, ú  ûÁ 2 ü 0. 22 ~ 0. 39 m / g,ý™þ 0. 005 3 ~ 0. 009 5 cm / g, 2 çŸè’éê˜ë, Ú [6] ¨žìíîïðñòó åôõ。 öä÷“ Ó ÿ™àø~™»ý™þ·}íø 95% ,  ­ ¾ù ¼ : ,    ¾ ù  è ˜  |   Ô¨éê˜ë˜Öø†·ù»éêúû· üŸ ýþ,ÿߨ˜ë~í˜Ö}‡| {[áâ。 。 1. 2  Û” áâ,ãä¨åæ [7] \]^“ _’éê˜ë»Š‹· ˜Ö `,Ú¨éꘙ@¯Ú˜™Õ‡à˜Ö Š‹{˜ø†Ӛ: 씕 ( ˜Ö— [\—ìù• ) —]ü ( ^}½¾— [8] ¯¬。 å“ _Š‹”•õ, éê ˜ë˜Ö、ûéê˜ëƎ˜Öàû ™_”`—™ö£¤—@‡?> ) —= ( ”£¤—И、 <™à;˜ ) , ·˜Ö«›: éê˜ë˜Ö§Ö¨,   ûéê˜ë˜Ö§»Š‹·˜ÖÉ [9] »ä `。 “ ¡ø˜ëæ [12 - 13] , /‘<™、 .™、 £™、 ;˜“ ±š ³ÓÔÅ-。 Ø (1) <™。 ˜ ™ < ™  ˜ ™ · 㠟èÍ ÓÔ,Ú¨˜ëàéê˜ëŠ‹ ò [10] ùè。 “ ¡ø˜ë Ö,  á,,Íá ͨí。 «¬ +、*è/·àŠ‹ É» 3 ڝ)(­ Ö ˜ëòùèà˜Ö¯¬ ­Š [11] ‹。 €‚ƒ“ _˜ëàéê˜ À‡ ë `õ,Þ¨éê˜ë,„ ¨˜ë † ‡¯°。 ˆ?‰>ŠŠ‹ ˜Ö§Ö  #"à”•è, ,è†ì” `、ù•,”`àù•¨ ì,‰¿ ½¾。 ¨Þß,‹×ŒŽ˜ë‘’擔 ÿ•, –˜™ ˜Ö§、 ˜ëà˜î [—Þß ˜™!0ì¿}½¾, †ž&˜™· >1 Ø2µ3Á Õ4ØÕ54。 š%, ˜™6 ˜™。 š,›Š¡øœñ˜î ¦§žŸ,‘­˜ ëà˜™§,”“Í¡Þß,¢=Š‹ .í.ͨ˜ª @‡, ͨä 7ž。 8+ 7ž”• ïð9A Þߦ§, @¨€ Ö®Ú£ž。 0üB0ù¹ À‡, ñ%CDE;˜™!0Fª éêõŒ。 ®–˜™™~óà˜™Í£™,  ˜Ö§Ú£¤¥ ‚ 1 1. 1  ‘°。 »ñÌ«¬Š‹à+ À‡。 '˜™Ö&‹Ó%, ˜$ [\ê J>1¨˜™öI ;™Iò, Ö +è@‡, —†, 3 ™ö;™LIž, ±š 7žàù¹¨   ­’© ª, «¬®¯à °“üŸ©±š, ²¢, ³´Š‹’©。 Š‹ ·192·安全科学与工程 ïð›¢GH š¨K㑠¨<™。 (2) .™。 .™˜™_㠚.™ .œ Íá, ± ³«¬@ 3 Ú.Á:‹,™_ãMŸ 644 Ü Í Ý Þ © ¾  ; , ,  ˜ ,,,; ‰•Ã, 。   ,   , ,    ,   。 ƒ  € ƒ„ˆ  „ 。 Š Š ƒ, „ „Š,‹  ‘’;‹ ,„ Œ ŒŽ‘Š,” ˆ‰“ ’“†” ,• (3) •。 • ,›ŽœŸ, — œ, ™€ž: šœ˜ žŽ –˜、 –—š› •。 €‡¢£, ¤¥Ž ,§¢,€Ÿ¢¡ƒ –、¨‡œ˜ 3 ¤©ª 2. 1 , ˆ¥¦ “ «– ¯°¨„±–, © ¦: ¥‹«¨¤«œ˜,¥»¦˜;‹¨¯Œ¼« 。 ¤¥ÄÅ, ½Œ ‹«±– ‚ ¦: ¶ (1) Š– ­²Š µ‚™€¥ ª– 25 min / m,”• 7 ~ 10 min / m。 2. 3 ƒ„Š 。  ’、 •¿Æ ǒ“Ⱥ, €§¨¢¡。 ‚¢¡ ®©ª 1, É«¬®¯¸¹–ʰ, ¤¥Ë ²,‰“‡ ²¤¥³„«ÏÂ, ´、 ¶。 ¦ Ðʰ, ÁÑ·Á –Ÿ) ,‰­  ², ¥³„«Ï Â,–Ÿ½Ô¾•šÎƒ¿Ž‹À。 –ŸÁÂ, ÅÃ。 šÎÀ¸ ¾¤ ¤,¤¥ÄÎ,ÀÁÅ Õº ( ÇÈ­ÉȰÈÖ ) ©ª 2, Õ º) ,¿ÉÉÈ ( ÀŸ­ ) Ê˨œÀŸÁ ¾Ì,¶šœ¸¾É¥×Í,€ »À Î̃,  ØÙ¯° ƒÊÙ¸ º,°È­ÇÈÖ, ʰÀ¦ÒÏ, ʦÒ , •™‰ˆʰ ÓÔ¨。 ÕÖÚˆ‹¾ʰˆ´、 µÃ  À ¶,¥»©×›,¶ËÛ¹½Ô¾‹ Œ。 ±–³´ €¦ 15 MPa, «·¡– †¬®¸‰± ‡¹ , ›ˆ , ‰ €Š‹–Œ§¯º ‹» 。 ¶ 10 ~  ¦¾·¡– ±–³´ ±  –  ³ ´ € ¦ 10 MPa, ¶ 7 MPa   。  ¡ – ƒ   – ±¨ 3 ~ 5 min / m, ¡ –  – ʰÀʰϨ 3 – 。 ¤ ,Õºœ¸ÇÈ­°Èǽ°ÀÅÐÅÑ ¥®ƒ™€ € , –€ € ØÎ,ÀÌ̟。 °È»ÀʰϨ ¬ž” 。  # £º²³ º‹À¸ÉÈ­°Èǽ°À¿È ( ɰÖ ¡–Ÿ¢¡ž¢ ¼ , Ÿ¥®ƒ , ¡–ƒŸ ½±–¶ ¾ ¨ Æ·Æ  ¨、§§、 ¢。  ¥Ë¤ÌÉ¿Í ¦£ 。 ·–—¸‹–, ©›¿† ¸¹º,›»À–Ÿ ( –Ò¼„–Ÿ¼ÓƒÄ š † • š¸ œž,¸–Ÿœ˜,¡¶¹ µÃ –—–˜™— ‰˜。 ›œ˜ ,š ™ ¤Ì¿Í±‘ÀÁÀ˚έ΍‡ „Š, ˆ‰“ –。  2 †‰ ,„ˆ‰ ˆŒŽ, ­ „, „ ‡‡ƒˆŠ ‡  „ ‚, „† „‡   2. 2  ­€,‚    à 29 á ß ‡‹;¶¸‰Á‡¹,  Œ§¶    10 ~ 15 MPa, ¶Ž½– 15 MPa ‘¬°’¸‰– 、 “¿‰˜ 。 ¥ ”•À±±–³´€¦ 12 MPa, ¶  10 MPa  。 ­² (2) ±–Á‡¹–—€ŠŒ§。 ²³ ,ж¤ ­ƒ±– ´ ,šµ Fig. 1 1  Flow of reverse circulation drilling technology 安全科学与工程·193· Å6 Æ Ç È , : ˆ‰ ÂÃÉʇ 645 ËÌ ¦,ž 40 ~ 60 m。 (2) ‘。 ‘§‘,  ‘˜¨、˜™‚©,ž‡ 80 m €, “˜™ ª ,ª Ÿ、«”• €。  Fig. 2 3 2 , ¢ 100 m ,¬ (3) ‹Œ‘。 ‹Œ‘ ƒ®¯˜™’ ,¯‚ƒ‹Œ°±²³´µ˜¡, ¯Ÿ˜™ ,­‚ƒ‹Œ°±€²  Cyclone for orifice dust removal ™˜¡,‚ ª,­ 250 m €。   ¯ ˜™, ’¶。  (4) ‘。 ‘ƒ„ 3. 1   , ZDY4000S、ZDY4000L、ZDY6000L、CMS1 - 6200 , 1 。 1 Table 1   Construction parameters of some drilling rigs when drilling holes in coal seam  3#        ZDY2000S 350 150 300 450 ZDY3200L 350 70 ~ 100 65 80 80 90 ZDY4000S 350 120 240 300 65 90 ZDY - 4000L 350 80 ~ 110 80 90 ZDY4000LPA 350 150 240 300 ZDY6000L 600 200 300 450 CMS1 - 6500 400 130 100 180 CMS1 - 6200 200 300 450 150 180 200 ZYWHL - 3200 350 100 ~ 200 210 300 80 120 CMS1 - 4200 200 70 85 70 ~ 90 в‹ŒŽ‡³‰,‘³ž¸ ¹µ ’,³‘¡¢‹«º。 ‘‡», ‘§‘“ ‡š›, ƒ®¯ ’²™¼ ˜¡。  ­³½,—•–¾˜,¿ €—‘§“›‡ 3 ”‚ƒ™š›˜¡。  ”­²•– À˜™Áš,‘ÂÀ›‹,—„   ÂÜ、 ž、 Ÿ、 ¡‡”•。  l/ m  †,  ‘‡™¯Œˆ­‰Œ·µ,‘‡ ‘ ƒ®¯, †‡‘, “‡Ä¢ ˜,¡™ˆ˜†‡‘,µÀŽ µ Àž‰‡Š‹, ­’ª ‘‡†Žƒ™Œ 3 。  ’。   1  ,         , ZDY6000L、CMS1 - 6200   ,  ,    ­ 450 m €。 3. 2  ‚ƒ „ † ‡ ˆ‰‡ 3  ,Š、 ‹Œ、 Ž‘ ‡’Ž“‡”•–。 (1) ‘。 ‚‘, —  ,˜™,‘‡˜™š›œ, žŸ # ¡¢˜™ , ·194·安全科学与工程 £¤ 、¢‡¥ Fig. 3 3  Section and profile of triangular drill pipe 646 È É Ê Ë ,、 ,, ,    ,  。     250 m 。 3. 3   ZDY6000L   、89 mm  、 103 mm  , ­、€ ‚ƒ „,  †‡。   、  PVC   ˆ,  ˆ    ‰ Š 10 mm,    ‹ 200 mm,4 †,ˆŠ 32 mm,  2. 9 mm, ŒŽ 1. 5 m,Œ‘ ­€。 4 Ì  Í Í ˆ 2  ² 29 Ï Î Šš , ›œž€“ Š‹ 125. 1 m,   73. 6 m Ÿ¡ 69. 9% 。  Œˆ  ,Œ    ­€’( ) “ ”•,‚ƒ‚–ƒ„—„“ † ­  (  10 ),˜ˆ , †“ †‡™ˆ 2 ‰‡,€,R  ‰Š、h “ ,l ˆ Ž。 ˆŽ 135 m, £ „ ‘’ 35 ~ 60 m。  ˆŽ¤¥ Ž‘¢““  , ”• Ÿ  ¦  ‰ §   ¨ ˆ¨¬ , ª”“ Šš , € ’“   ,  •  “ › œ ® ¯ ° ¢  ž – “ 。 ± 4. 2  h/ m l/ m D1 126. 0 125 D3 133. 5 133 114. 0 106 132. 0 132 ˆ‰ R / mm 135. 0 D5 D6 129. 0 89 D7 D8 112. 5 D10 135. 0 K1 60. 0 K2 K3 ˆ ± , “‹Œˆ、 ™š ›œ±º。 ±»«€, ¹ ±ž¼ˆ ½Ÿ±†‡¾‚¡—Ÿ, ˜™š˜ “ ±”•, ±”•™¢ 4 ‰‡。 K6 K7 73 128 102 111 131 35 87. 0 73 84. 0 64. 5 90. 0 72. 0 K10 66. 0 75. 0 Fig. 4 48 29 37 61 70 59 63 4  Extraction effect of different drilling techniques ¢ 4 Ž,¿À±”•¡­Á£, 120 60 K8 K9 135 63. 0 75. 0 K4 K5 108. 0 126. 0 D9  + ­³´± Drilling parameters of two technologies D4 ˆ ©ª«  D2  +  Ž ‘ ¢ 。  ˆ 2  Ž ,     ’    10 4. 1  “‹ †³µ¶·–,†Ž‹ 40 m,¸˜“Ÿ  Table 2 Š‹ „ ‚ƒ‚–²ƒ„— 2 ,  ¿À±ˆ¤¿À­›¸‡ φ s  42% , ¥ ¼œ q V,S  1. 28 m / min; 3 ›¸‡ φ L  18%  Š‹¿À­ , ¥¼œ q V,L 0. 73 m / min ¦§。 ž±”• , 3 Šš, ¨Ã ±”•  ,± ©Š‹ŸÂ 24% , ±œŸŽÄ 75% 。 ž¡­±”•¸Å, ˜ 30 d ±    ˆ  „  ¢ ±  œ  2. 35 ª m / d,±”•šÆ 3 , ¢±œ 4. 89 ª m / d  50% , 3 ˆ «‘ ǂƒ›œ®¯°¢ž£©¢。 安全科学与工程·195· Û6 Ü 5 Ý,:À­¦’“”ˆ Ó 647 ¼½ 70 m,±²ˆ‰³´”†Šµ。   : (1)  、、、。   , ,   , (2) ,   、 、 、  [1] [2] [3] 。 ,     [4]  ZDY6000L、 CMS1 - 6200 ­€‚ƒ„ † ,  ,‰„Š‹  Œ [5] ,˜™€•’“ š’“‚ ­” , [6] , [7] Ž。 ­ˆ‘’“”•–—˜­  [8] ›­, ƒœž‹Ÿ¡’“‚ ¢£¤。 ƒžš„ ‘  ‘„ ¥†, ¦ƒ,  †¦ ƒ¦‡, §˜ „ˆ‰  ,  125. 1 m, Š‚ƒ„ˆ‰  73. 6 m,ª 69. 9% 。 ,‚„”ˆŽ«¬‹ Æ !. ÇÈ’“”ˆ–‘€ ½[ J] . ’¾¿¼½, 2018, 46(7) : 178 - 183. holes in low permeability coal by improving its permeability[J]. In ·É¶, ÊËÌ, "†#, . Àš [ J] . ’¿Í, 2012, 37(1) : 117 - 121. Æ Î, $ %. ‚ƒ„ [11] ‚ƒ„, “ [13]  ‹˜¿ €[ J] . ™ÏБ&Ñ, 2015, 43(5) : 121 - 124. ÊËÌ, ·É¶, "†#, . Àš†‡ Ã[ J] . ˆ­‘ų ¼½Â ´¿Í, 2012, 29(2) : 289 - 294. š†›, Ê , Ê', . (Ò)*+›œ¦ ¼½Âј,[J]. ™ÏБ&Ñ, 2017, 45(3): 165 -169. ¢ [12] ,”ˆƒŒ‚ —„¼ Lu Y Y, Liu Y, Li X H, et al. A new method of drilling long bore [10] ”ˆŽ« ƒ„ˆ‰® 24% , ”ˆŽ® 75% 。 .. „Âà ¿¼½, 2016, 44(1) : 47 - 54. £, 0›1, 2 ¡ £¡/‹[ J] . ’ ¾ 3, . Àš‹ž‡„ Á ¼ ½  à [ J ] .  ’ ¾ ¿ ¼ ½, 2012, 40 ( 8 ) : ¤¥¦, Ê4£, Ó5 . §ÔŸ‚ƒ„ÂÕ [ J] . ­€×, 2013, 34(12) : 126 - 128. ´ Ö ˆ, 6'7, 89:. ‹»­’ “” ˆ¼½  £¡ [ J] . ˆ­‘ų ´¿Í, 2009, 26(2) : 127 - 139. ŠØ‹, ´“, ;¡ . ¨©¢ª£«’“”ˆ–‘ ‘ÁÙÚ[J]. ’¿Í, 2010, 35(12): 2073 - 2081. ” †Š° 135 m, Š‚ƒ„”†Š°‡°ª ·196·安全科学与工程 ½ÂÃ[ J] . ­Äų‘š, 2006, 33(2) : 10 - 11, 14. 67 - 70, 74. „¨‹© „„‘’¯ , •–£, —˜™. 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": #  ­€‚ƒ„ †‡,ˆ‰ 28 Š ‹ŒŽ‘’。 ‘’ ­€‚“”” •– 30 m,€‚”—– 50 m,˜”™š ›œ 2 350 L, —ž™ €­œ 23 MPa。 ‰Ÿ¡¢, ­€‚£¤¥¦—žœ 15 m,§¨©”ª›«¬®¯°± 48% ,30 d ²©”³ › 3 ´µ¶ 1 600 m , ·¸¹¯´µ¶ 40. 41% 。 º’»¼½¾, ­€‚¿À‚ Á”ÁÃÄÅ ,°ÆÇÈ­,ÀÉ。 ™ ¿ÊËÌÍÎÏÐÑÒÏ ÓÔ,Õ€‚Ö©”Ç Ãר。 Ÿ†‡Ù¶  ­€‚ƒ „ ÈÚÀÛÜÝ。 #$%:; ƒ„ ; ­€‚ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 04. 001 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2018)04- 0359- 04 +./01:A Technology of permeability enhancement through overall hydraulic fracturing of soft coal seams with high gas and low permeability Wang Weiwei, Kang Yu ( School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper attempts to overcome the notorious problems, such as poor permeability, soft coal quality, low extraction rate and difficult outburst elimination, as occur in loose and oft coal seams with the high gas in Jixi mining area. The study involves research on underground hydraulic fracturing en hancement technology and industrial test in 28 # bottom tunnel. The trial study on soft coal seams charac terized by such conditions as hydraulic fracturing sealing coal hole section(30 m) , the longest fracturing hole(50 m) , the maximum water volume of single hole, and the maximum injection pressure(23 MPa) , suggests that there is the maximum influencing range of up to 15 m in borehole fracturing, a 48% de creased in the gas flow attenuation coefficient per 100 meters of hole, averaging 1 600 m3 / d in the extrac tion of pure gas during a 30 days period, and averaging 40. 41% in the concentration extraction gas. The results show that hydraulic fracturing enables an improvement in connectivity of fractures and pores in soft coal seam, a reduction in the effective stress of coal seam, and an improvement in the permeability of coal seam; and water injection contributing to transformation of coal seam gas from adsorbed state to free state holds the key to effectively extracting gas from boreholes after fracturing. The study could provide a reference for application of hydraulic fracturing and enhanced drainage technology in soft coal seams with low permeability. Key words:soft coal seam; permeability improved technology; hydraulic fracturing 2345: 2018 - 04 - 15 6789: ­€‚ƒ„ †‡(51704102) :;<=>?: ˆ‰‰(1981 - ) ,Š,‹ŒŽ‘,’“,”•,–—˜™:š›œžŸ¡、𢣤¥¦,Email:wwsls@ 126. com。 安全科学与工程·197· 360 ( ' & % ,  [1] 。    800 m, 28   , ­€‚ƒ, „ †‡,  ˆ‰Š # ‹Œƒ。 Ž‘’“”, •–—˜™š› œ, ™žŸ¡¢£, ¤¥, ¦§„¨© „ †。 ª«¬®¯”Ž „¨©°± [2 - 3] ,³´ ² µ¶·¸,‘  ’¹€­º¨©»¼½ Á™žŸ。 „ †¾¿, À ¨ ƒ $ $ " 28 ! # ( k7′)7 ‰ ( Š‹™, Œ¬ 끎­,»­º‘ŽŽ­’*̖, “œ‚®”–™, •)µ¶Ü ) , ‡ 30  ,– 94 mm, —*²˜–èË™šµ, Ù›œ 1a žŸ。 ­º 20 m,   ¬  ‰ ­ º  ¡ , ¢ ‰   £    12 m,/. ¹ € ­ º  „  † ­ ™    ý 12 m,›œ 1b žŸ,@¤¥¬¦§  34 m ¨™©,滋š 150 m  ¦ 105 ïª, ¡«µ¶Üƒƒ ¬‡,®¯™ž°¢£。 1  1. 1 @ABCDEF ÄÅÆÇÈÉʙËÌ # ¹€­º·Í, ÎÏ 28 Ì ­ º  。 Âà 28 # ÐѽÒӓÔ, ÕÖׁ “ ؽ ” , 3 Ùڝ ÛÜ 9. 3 m / t , Ùڝ ­€ 1. 53 MPa,„ †ÝÞ 0. 153 m2 / (MPa2 ·d)。 ߍ 28 àáâãä, 僝 10. 7 m3 / t, åæ 7. 56 m3 / min; 僝 # 1. 7 MPa,åæ 1. 2 1. 5 MPa。 ÛÜ ­€ GHIJKL ç蹀­ºéº­€êë,ŽÞìíî、ï ðíî‹ñòóôŽõöòóš›, ÷ï瑒 ù¹­€úƒè­º·ú€ûüý [4] # þéº ,Øâ 28 ÿ~ 800 m, Úø 僷ú€~ 20 MPa,}¥|{êëù¹é º­€ 22 MPa, À[\É­€]^ô, êë­º ù¹__ù­€ 25 MPa, ¤¥, –`뭀 40 MPa、åƒ@Ü 200 L / min ?>=´< ;: BZW160 / 40 ×ù¹_。 1. 3 IHMNOP Fig. 1 ™Þ.-™,ò+, —˜™¬ 4 ~ 5 m,28 Ç=Ɂ # ™ 8 m, ýþ 28 ÇÈɃË /. # ,™š ¬Ê™Ë    ” ™, ¦ 7 ûüý þË 15 m 。 ­º™Þ., ­ ¹€­º™ ý 12 m, Žž 28 # ÇÈɃË€ ,‚®ƒ„Ë #  15 m  ™ 。 ¬ 28 ÇÈÉƒË  €   160 m     † , ‡ ò   1 (1′) ˆ 8 (8′) 8 ‰ ¹€­º k1 ( k1′) ˆ k7 ·198·安全科学与工程 1. 4 '1 QRBSJIHTUMNOP Layout drawing of hydraulic fracturing drilling hole in test area VNWXYZ[ »è­¹€­º¨©,  ¤¨©Œ± [5] Š‹­²³¨© 。 ­º³¸Ü´µ, [6 - 7] 。 º» –¶çÝþ­º§·¸¹ # # # »Œ¼Í,½¬ 28 ¾š»Œ 26 、27 , œ 26 、27 ¿»™Þ.Àꆁ¾¿, # # ¤¥³ú¬ 27  28 Á, / # # À[ .ʙËþ 28 Â, êë³Ã¬ 20 ~ 30 m,‘ÄÃ/.”ÅÞ.êë。 šµÆÞ # ›Ç 1 žŸ。 È¡,h1 ,θ ÊË。 òÉ,h2 £ £4 ¥ ¦§§, \1 Table 1 :•‚ƒ¢˜¨©ª« MN]^ Borehole parameters  θ / ( °) h1 / m h2 / m  θ / ( °) h1 / m h2 / m 1 6 38. 0 40. 0 1′ 3 47. 5 39. 5 2 6 38. 0 40. 0 2′ 3 47. 5 49. 5 3 6 38. 0 40. 0 3′ 3 47. 5 49. 5 4 6 39. 0 41. 0 4′ 3 48. 0 50. 0 5 6 39. 0 41. 0 5′ 3 48. 0 50. 0 6 6 39. 0 41. 0 6′ 3 47. 5 49. 5 7 6 38. 0 40. 0 7′ 3 47. 5 49. 5 8 6 38. 0 40. 0 8′ 3 47. 5 49. 5 k1 6 37. 2 40. 0 k1′ 3 45. 8 48. 7 k2 6 35. 7 39. 4 k2′ 3 45. 4 48. 2 k3 6 35. 2 39. 2 k3′ 3 45. 8 47. 7 k4 6 35. 3 38. 2 k4′ 3 45. 8 47. 3 k5 6 34. 0 35. 2 k5′ 3 45. 8 47. 6 k6 6 33. 7 35. 8 k6′ 3 45. 6 47. 2 k7 6 33. 5 35. 0 k7′ 3 45. 4 47. 2 361 †—˜™š ž,Ÿ¡ 240 h, ¢ 6 h, £ ¤¥¦ž、、§¨ ©ª­ 10 d。 „、«¬§ „œ¯°。 2 €®, 50 d  ±‘‚ƒ²s «¬‡ 30 d „ „ ³†、 ®„, ´µ¬œ‚ƒ  ¶„ φ ·ˆ q V ‰¡ ¸¹º», 3 。 £¤А´ 1、3、5、7,«¬ ´ k1、k3、k5、k7。 。   2 , : (1)  ,  (20 min)   22 m ,  。 (2)  ­€(20 m),  ,ƒ„    ‚ 10 m , 1 m  。 † 0. 5 h „, ‡ˆ ‰,  ‚Š‹Œ ‚  。 (3) Ž‘’‚, † ”,•– ‚。 ‚, Ž ‚      3 MPa , — ˜ “ '3 Fig. 2 1. 5 '2 VNZ[ Sealing hole technology IH_Z 2017  9 ,™ `NCDabcd(^eabfghijklm Fig. 3 Variation curves of gas concentration and ¼‹ ½¾ flow with time in each extraction hole ŒŽ,±‘‚ƒ‘²‚ƒ ¶„’“ 3 ” 42% , ’“·ˆ 0. 046 m / min, ÀŠ ¶„³·ˆ•±‘‚ƒ‘Š, Á–†—˜™š ›œÂ、 —˜›œ–  ž。 ƒ š›œ ‚ƒº»(  3) ¿ ¡ÄÅÆ¢ ¶„、 ·ˆ‰¡ —Ÿ ÇÈ,ɐ£ 17 d ¤Ê‘Ç 安全科学与工程·199· 362 È É · ¼ 。 , , , 5 d  ,  ,   ,  ,   。  25 ~ 30 d ,           30%  ,      0. 025 m3 / min。  50 d  0. 3 ~ 0. 4 MPa, ­€ 3  3. 1 ~ 4. 2 m / t, ­€‚ƒ„‚ƒ。 3 ‘ ¹ [1] 50 m3 ,ž 40. 41% 。 Ÿ¡–— ¢¡˜ ,ˆ‰Š‹ƒ„ Ÿ。 ( 3) ˜ Šš˜ ·200·安全科学与工程 ,£ ™ŽŠ ›ˆ  ¨©ª, «  ¬, ®¯°, ´. ±‰²€ƒ„£  ŽŠ ˜ 2337 - 2344. [2] [5] ‹ 15 m, 30 d’“”œ 1 600 m , • 3 ,°±ƒ„® : [4] ,Š™‹Œ ˜šŽ›‘€。 (2) ‰˜ , › ‰˜¤ ¯Œ„²¥¤³œ。 [3] †‡ˆ‰Š‹ƒ„Œ„  ŽŠ‘’“”,•–—ƒ„ †‡„ˆ‰˜  28 Ê ¶ ¡‘’¢˜£¦§¨ ©ª«,¬¥ƒ„¦§®¯  (1)  µ ‘’¤œˆ‰Š‹ƒ„Š™ƒ„ žŸŽŠ、 Ÿ。 Š™ ¥ ,  µ ´µ¶, ·›·, ¸ ›ˆ Šš [ J] . ƒ³ µ ¶, 2017, 42 ( 9 ) : ¶. ‡„ˆ “”[ J] . ¸¹ª˜¹µµ¶( º»¼µº) , 2015, 35(3) : 26 - 29. » ¼, ¸½¾. ½¿Š‹¾ƒ„¿‡„ ŽŠ‘’[ J] . ƒ³µ¶, 2016, 41(1) : 113 - 119. ÁÂÃ, ¸ÄÅ. ˆ‰€‚ƒ„ƒ˜šŽ ’°Á[ J] . ƒ‡¸Â, 2017, 48(7) : 70 - 77. Ƶ¼, ÀÀ ŽŠ‘ ¯Ç, «¼µ. Èɽ£ƒ„ W - S - W À À Ž Š   “ ” [ J] . ƒ ³ µ ¶, 2017, 42 ( 7 ) : 1757 - 1764. [6] [7] , à ,  “”[ J] . ˜ , ´. ƒ„›Ä Å µ¶, 2015, 37(3) : 526 - 531. Æ, , Ç, ´. Š‹¾ƒ„ŽŠ‘’° Áʄ[ J] . ƒ³¼µ‘’, 2017, 45(6) : 35 - 42. (   ) „  ” „• ‰  –  — Š ‹ Œ Ž ‘ ’ ’ ›    “ —  „ ˜ƒ€€ ™Šƒ  Œ „ ƒƒ š ‰ƒ€Œ   Š  ­€‚     ƒ„     ­€‚ƒ„ †‡ˆ         † ‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“‘”•–—˜™š›œ ž‘Ÿ¡¢¡£¤¥¦¡§—¨¡ƒ©ª‘«¬®ƒ¯°ž±–—²˜‘ ³´§µ¶·¸¹º»¼½®¾£¿ÀÁ®ƒÃÄÅÆÇȜƒÉ«¬®ƒÄ ‘ÆÊ›ËÌÍÎÏÉЃÑÒÓÔÕÖÁÂרÙÚŵ¶²·ÛܗÝÞ ßàá¾£½âãäåæ²ÝŸ¡  Å    ç  şè  ™š›œ  Éé„              †                          ­ €‚ƒ „ ‚€ †ƒ€ ‡ ˆƒ‚ ­ ƒ  ‰   ‡ ‰ ƒ   Š ƒ‚ ‹Œ  ƒƒ‚ „  ‚ƒƒƒ ‚ƒ  ‚€ „ ƒ   ƒŠ ƒ  €ƒ€   ƒ   Ž ƒ  ƒ ƒ„ƒ‚  ‘€ ’ Ёƒ ‰ƒ ƒƒ  ‹ ‚  ƒ €ƒ€ ‚  „  ƒ“ Œ”ƒ „ƒ ƒ „ € ‚  ƒ  ‹   „  ƒ“ ‚ Šƒ € ƒ ƒ €ƒ€ ‚  ‚ƒ Œ€ ƒ  ƒŠ ƒ  €ƒ€ „   ‰ƒ ƒ      ƒ  ƒ „ €ƒ •ƒ ‚  ƒ Œƒ  ‚    €ƒ €  ƒ – ƒ  Šƒƒ  ƒ  ƒ‚  ƒ   ƒƒ „  €ƒƒ    ƒƒ“  ‚ €   €ƒ   „ €“   ƒ  ƒŠƒ ƒ‚ ‹Œ  ƒ‚ ƒŠƒ ƒ „   „  ƒ€“  ‹ €   €ƒ €  ƒ – €ƒ ‚ €ƒ“ ‹ƒ ƒ ‚ƒŠƒƒ‚    ‚ Œ€ƒ ƒ  €  „ ƒ  ƒ  ‹     ƒ  ‹  –  ƒ € ‚ ‚   €  ƒ •ƒƒ € „   ‚ €  “    ƒŽ ƒ ƒ„„ƒ Šƒ € ƒŽ ƒ  – ‚ ƒ ‹ƒ‚ „  “     ƒ ‹ƒƒ„  ƒ    €ƒ „   ƒ  ‹  “  ‹ƒ ƒ  ƒ ƒ“  ƒƒ     „  ƒ “ ‚  ƒ ŠƒŒ ‹ ‚  Œ „ Œ€ƒ  ‹ ƒ  ƒŠ€   ƒ   ƒ  ‹      ƒ  ‹  – €– ‘€  ƒ–  ƒ ‚ƒŠƒƒ – ƒ  Šƒƒ – Œ‚ €ƒ€ ‚              安全科学与工程·201·                 -•“½Ë³    ÉÊã Q  Ï      îÏ  -•  ½Q-• †‡ˆ‰Š‹ŒŽ  ‘’“”•–— Ì  샕½  ½ Q •¥• •    ˜ ­€‚ƒ„ ™š  ›œžŸ  ¡¢   £ ¤•–›œ žŸ ¥¦  •–‚§¨„ ‘’©ª” «¬§®¯°±²³´  µ•–‚ƒ¶ Ë  •    ·“¸¹‰Š‹º²  »¼•½©¾ ¿ÀÁ”ÃÄŲ³Æ“¸ÇÈ    ‘’“”¥ÉÊ•½ Ë  •½½Ì͘Π   {[”‚ƒ 4𕽻¼ô¶ ÏÐÑҘ  ÓÑÔÕÖר“”  •Å»¼¸ ¥ã »¼é ­î ,»¼áâ  €‚¥ƒ ŸÙډ˜  ÛÜÝÞ   ßà•áÃ⠜„»¼-ŸÌ‚  •½»¼-ŸÑÒî˜  ゃäÃåæ‚ƒ  §ç»¼èŽéêëìí  ½  Q  •Å@  ½  Q  »¼¸ŸÙÚ   Ñ î˜  ïð“ñ•½åò˜ó§çô´ ҆ð   ÛÜìB   »  õö畽©¾  ÷Æ“¸ÇÈÑøº²ù  #´‰»¼è ¼‡ˆ†ð  ú•áûü‚ƒ  ýÑø•–— ÖÀþ ŽŸÑÒð    ˜ÿ~  Ç}  |{[•ᓸÇÈ Š Q‹Œ•½Û  ÜìB     (â3@  ½  Q  •BŽ ¨Ä\]^_`@²³?>=<  þ•½‘’1“  F€”— ‘’;ᔕ½ ½ Ì ˜ Î  Ï : ˜   / . •   — žŸ«¬„ Ÿ  •ܘ   •áâã Å»¼-Ÿ,  +“ñ•½ © ¾ ù ú  Á  ”  –—»¼ R˜  ™„Ž@š„ à ژ  *)|{[(ᔻ¼•©¾§' â3Û“¸ÇÈ  ^_¨Ä\]&%  •á$Á#´¨" çö   !0þ12  +Õ֛œ ù ú  â 3 “ ½  S ˜    ž ÕÖ4Ÿð¡¢  {[”£H@¤¥G¦    •½Žå˜ •©¾?§¨©ªÓ  ©¾«¿À¬ ®Á” ˳¯Óâ3Å Ú°  £ (â34𑒩ª”567  ”8ÕÖ¦4 ð9AB×CDE¿FGÙHI  â3ÕÖ¥JK LMíÕÖ â3Ú     ±@²®³Á”Ӿ   €‚´µ¶å¨·¸¹ºÀ»  ©¾|: Ë  ˳NO€½PDÕÖQÀ  îÓ   Û|B    â3R,SÐO€½TUÀÎÕÖP  Ñø  ©¾ÖÀþ•–— ˆç§'˜ÎÕÖ   .•Ž¾Â « ¾  ¼ÿ~  / @¿ًô½¡À ˜  ýÑø  ©¾Á„“ã¿À˜Âà      /.¦GĐ+ÅÆÇ  ÖÀĈí¸ãÈ   áâ" û€½ çöÖÀ¼É¿    O€½ CD LD ˳ áâÚÛ Î&%   ùúâ3»¼•©¾ÇÈ •½^_ “¸ÕÖ Í“¸^_¨“¿“             ÊË{[Ì   “¸Ï.Е½+Åя´ Ãâ3»¼“¸€ çÀ»¼  ÷  •Òӏí¸¡  {[ ” “ ½  H æ  “ ½  ” 6    “ ½ Ôùú©¾§ç  {[ñÕ »¼-Ÿ‡ˆ† ”  “½S˜  ÑÒð   “½Žå˜  •½Ï:Ö×ûÍØØ  õ•Ù§- ·202·安全科学与工程                  ­€‚ƒ„      Ž ‘’    †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’  “”  • “ –  —˜  †™šŽ›œžŸ¡¢£¤¢¥‡ –¡— – Ÿ¦§¨‡©‰ª§«¬®    —    ¯°±  ¬®   §«²— ìí  ³   ‡©‰´µ¶·¥›œžŸ¸£ !  ¹¸‡¥‹º»¼   ½¾    HI•Á "#$%& ! 6  ‹ʇ ¹¢ › œ ¤¢ ž ¡¢ Ÿ ¢ HI ” JKLM '(#% )*+,-.&// #.0 1#/ ,(.)&.) 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This problem is addressed by investigating the applicability of pre venting and extinguishing fire using nitrogen injection, when it comes to surface drilling and drainage conditions in fully mechanized working face goaf; developing corresponding CFD models using Fluent software based on the actual conditions of fully mechanized working face in a coal mine; defining residual coal and oxygen oxidation reaction in goaf in response to the non homogeneity of mined out area, the range of permeability; and simulating the change of temperature filed in gob under different extraction conditions and different injection rates. The simulation shows that surface drilling and drainage results in a larger range of high temperature zone around goaf, contributing to a significantly higher temperature in drainage bores; nitrogen injection at 20 m behind working face can only inhibit or reduce the temperature near the nitrogen injection, increasing the amount of nitrogen injection to a certain extent; and the injec tion of nitrogen in the deep part of the gob( after working face 100—200 m) could provide the control of the temperature increase in the goaf and benefit the drawing speed of working face to achieve the fire pre vention. Key words:gas; permeability; nitrogen injection quantity; temperature; drainage volume 2345: 2016 - 04 - 04 6789: ‡ˆ‰Š‹ŒŽ( U1361102) :;<=>?: ‘’“(1957 - ),”,•–—˜™,š›,œžŸ¡¢,£¤:¥ ¦§¨©ª,Email:aq204@ cumt. edu. cn。 安全科学与工程·205· !3 % 0 012,ˆ:*ƒ('&¸,@? 245 èé S m ———¤"。  •¥›Ÿ  ñ @?¤¦ ü ¡¢"Û¡Ý。 ,  、 、、, [1 - 4] ­€‚ƒ„ †‡ˆ 。 ‰Š, ‹ŒŽ‘’ (2) ›¡Þß ( ρv) + ·( ρv) = - ·p + ·( τ) + ρg + S F , t (2) “”•–—˜™š, ›œ žŒ Ÿ¡¢£¤¥¦§¨©ª«, ¬®¯°±² ‡ „Š:p———§¨, ³´µ¡¶·¸¹º»¼½¾¿À, Á [5]  ÃÄÅ 。 ÆÇÈ, ÉÊ ρ·g———ª¨; ™š¬ËÌ´Íή—ÏÐÑ, ÒÓԗ˜。 Õ [6 - 7] ØÙځÛÜÝÞß、 ¤¥ÜÝ - Ö׈ àáÞß³âãäÛÜÝåæÞß çÉÊèé。 [8 - 9] êëìˆ í• Fluent î«, ïð τ———”¨©¡; S F ———âãäۊ›¡«¬¤",®Ý¥¬ âãäۊݛ¯ƒ—, °±£«¬³²£«¬³ µþ”—。 (3) ”þÛ¡Þß ( ρw i ) + ·( ρvcw i ) = - ·J i + Q i , t çñòÉÊ,óô‹Œõ©»ö÷ø [10 - 11] ›ÜÝðñò ›ß。 ùËúˆ ÉÊûüÜ݆‡©¤ý‡þÿ。 ¬Ë [12] ´,~}í|{[ Ren ˆ í• CFD \]î«, ^ „Š:w i ———¤¥”þ i Û¡þñ; _èé`@?>=<Ã; [13] :/,Ò.û—。 Ë{[ Yuan ˆ í Q i ———”þ i ´Á¤"。 • CFD Éèé`Ýð,ҝØ -,@?³Ã;。 ‹, ËÌ´;ځ£,-Ýð、@ ?ð½‡ð° ®â,, [ ` ,@?+倂ƒ。 ÃÐ* Ûñ, ) CFD É, ;ځ ܍Å、ãŏ°Ÿ ñ,­Ÿ 途¿À。 ¬*ƒ('&Ý¡ ®‚¶·¸,œ€‚ƒ 箂ƒ„ ,Éʽ‡ð、©¤ý‡¶·。 Éʆ 牖, %+' Ѝ$#<ދŒŽ。 J i ———”þ i àá¡; (4) Ÿ¡Þß κ  gradT + S T , ( ρT) + ·( ρμT) = · cp t ( ) (4) „Š:T———»¨{½‡; κ———¤¥-»µñ; c p ———‰»¶; S T ———Ÿ¡«¬¤"。 °ÙÌ©¤<Ã¥‘Î©€”, ®, S T = v O2 Q, <Їˆ 1 (3) (5) „Š:v O2 ———Ì·©†Å; Q———ø¹· ©¤º»¼»¡。 v O2 = φ( O2 ) n Aexp( - E / RT) ,  CFD ÉÊ Navier - Stokes Þߑ’。 “‹Œ”•–Ý¥—˜ Ø‹)¬ Ÿ™šöþÞß, ¤¥Ý›œž—Û¡Þ [14] ß、›¡Þß、Ÿ¡Þß”þÞß 。 (1) ¡¢£Þß ρ + ·( ρv) = S m , t „Š:ρ———£‡; t———ù; v———Ü݆‡; ·206·安全科学与工程 (1) „Š:φ( O2 ) ———”þ¤¥©¤¥½þñ; (6) n———¾ñ,.ò 0. 5 ~ 1. 0; A———®¿; E———€”ÀŸ; R———¤¥¾ñ。 >•’–Þß,)ÄÁÉ, ” ÃÄÅ,ƼÇÛÈ£³É­ª«,›ñòދ çÄÊ,Ë̝ûüÌͤ¥>=<½‡ þÿÄ。 246 2 Ä Å Æ Ç È É  CFD   13 - 1 , ,,  11 - 2  13 - 1   。 11 - 2  , ,   700 ~ 800 m, 3. 0 m,  0 ~ 8°,。   ­€。 ‚ƒ„ † ­‡ˆ 1 ‰Š。  1   Geological condition and average thickness of coal  ‹ “ € ” Œ  Ž 13 m,¿À® 7 m  8°, ”¬Á¯”Ž “ U” ”,”Ž 2 160 m3 / min • 50 m3 / min ¥Ž •‘¥¦› 13 - 1  46. 1 5. 3 ˜† 51. 8 5. 7 12  52. 2 0. 4 ™˜† 59. 7 7. 5 š›˜† 62. 4 2. 7 ™˜† 65. 7 3. 3 ‚™† 70. 6 4. 9 š›˜† 76. 5 5. 9 106. 0 29. 5  ™˜† ‚™† 109. 4 3. 4 ™˜† 114. 4 5. 0    11 - 3  114. 8 0. 4 ˜† 121. 4 6. 6 11 - 2  124. 2 3. 0 ™˜† 130. 4 6. 0 — - ƒ„ † ‡  11 - 2 ˆ  †, †œž 200 m, †‰Šž 1 860 m,  3. 0 m。 Ÿ‹„Œ‰Š 4. 0 m,  3 Ž‘¡¢ 6. 2 m / t。 ’£“ U ”, ¤” 3 Ž2 160 m / min。 •– ¥¦§  †、•¨、 ©—†, ˆ˜¥Ž 50 m3 / min。 •¥‘™ ª 95% š•, ‘¥¦›—«¬œ 100% CH4 。 ®¯ž Ÿ ˆ   †  ¡ ° ¢ £, ¤ ± ² ³ CFD ƒ€,¥Š¦´µ。 ˆ 2 ¶ † CFD ƒ€ ¡°·§¸Œ ­。 3 m 20 m, ª « » ¼ • ¬  •  ½ ¾ ® ƒ€ 1. 8 – ‹ º 4 m, ¹© 40. 8 ‘ • ž 400 m,º 200 m † ˜† Ž • ’ • ¨ d/m †‘­€ Œ ƒ€· Σd / m ‹ Ì 26 Í Ë modeling in working face 2 1 and rock Ê  2  CFD   Table 2 Basic parameters and boundary conditions of CFD CFD  Table 1 Ê 100% CH4 † °± 1 ²,ÂÃÄ 120 ², †ƶ 100 m ¯ 200 m, m,Ÿ ” Å 50 m,  ³ ´ µ ° ± 2 †°± ДŠ50 m ÇÈÉ·’ ICEM CFD15. 0 ’ʆ‘ÇÈ É,ŠŸ”¹、 †、 †°±§´µËÌ ’ͳÇȸάÏÐ ƒ„Ñ, ƒ€ÒÉ ÇÈ 272 215 ²。 ƒ€¹ÓÔÕ¯ÇÈÉ‡Ö 1 ‰Š。  Fig. 1 1  a ¹ÓÔÕ b ×µÇÈ CFD  ­€‚ƒ„    †‡ Geometric features and mesh generation of CFD model 2 2  CFD ˆ ØÙ[15 - 16] ºÚÛÜÝÖ 2。 Ö 2 ˆ»,  ¼™,•½¾Þßà•±á、 Àá¿âãÀ¿€ÀÁ。  †‹, •–Àá¿âÞßàä¼å¾æçè ¸。 ßà †ÿ‰Š、ä¼éêå¾,• 安全科学与工程·207· “3 ” 247 ½Ã,Ä:‡Å©‘€ƒ„ÆÇÈÉÊËÌ   ,  ,   。   ,  ,   , ­€  ‚­€‚ƒ „ƒ„, † ‡ˆ‰Š‹, Œƒ„ކ€‡‘。 1. 6; ª« 1. 02; ¢¤,ª 0. 015 ~ 1. 000 m; K′p———¢¤,”¢¨© α——— x———¥,m。 ε ¬   [19] ¢¤ 1 ε =1 - 。 Kp α    ¢ : (8)  Blake - Kozeny [19] 3 D2p ε , α= 150 (1 - ε) 2 £ (9) £:D p ———¤Ž®, ¥ª« 0. 11 ~ 0. 3 m。 a £(8)  (9) ¥¦ ™¬ ¡¦† -9  0. 03% ~ 0. 38% ,     2. 3 × 10 ~ 8. 5 × 10 - 4 m2 。 ”¢¨© ’ˆ‰Š‹ŒŽ •¤–, ‚ “ O” §¯°›±²³, œž  —´—˜,   1. 0 × 10 - 9 ~ 1. 0 × 10 - 3 m - 2 , ¡¡¦,¨© 3 ª。 b ’ˆ‰“‹”•       c –— 180 m      Fig. 3 2 Fig. 2 d –— 190 m Crack development in overlying strata ™ ¥š¥¢˜›¡¦ œ, [17] ­€  。 –— ,ž‹ŒŽ、 œ§,  Ÿ。  ¥†,¡, [18] ¢¡¦œ K p ( x) = K′p + ( K - K′p) e - Ααx , £: K p ———Š    ¢ ¤, ” ¢ ¨ © 0 ·208·安全科学与工程 ¢¤ ¹º±,ž»® µ¼µ¯ †—´²½³。 ®‹†»µ¯ ¾¿À Q R ¡´¤:  Q(0 < x < 5 m,195 m < x < 200 m,  40 m < z < 50 m,430 m < z < 440 m,y < 4 m), QR =  0. 1Q(5 m < x < 195 m,50 m < z < 230 m,  y < 4 m) , (10) £:Q———µ¶· 1 mol µ¼¾¿À。 : 0 p  Permeability distribution of gob Œ¯°«¬›±, Œ® [19] µ¯«¬Ÿ 。 ¶·¸”°  ¡“‚”¢£Ÿ•¤–—˜,  3   Edwards  Ediz ˜‘’™š, ›œžŸ         (7) ª« ´ »ƒ„¸™¹¡¦ºÁ»´¤— [20] ­ 。 S m = Q CH4 × (1. 5 - x / L) , (11) 248 Ï Ð Ñ Ò Ó  Ô Ô Ö 26 × Õ :Q CH4 ———; L———; X———。 、   C + +   Fluent  ε  ,  ,   。  [21]  3   k - 、 ,  ,  ‚ƒ„ ­€, 。    3 1 a Q\wxyz{@ST|CD}~€ ˆ b   ˆŽ 9 m3 / min †‡ˆ‰,Š‹,Œ  Ž‘’“Œ‰”•,  ­–—€‚‘’ ˜™š›, ƒ „‘ ›œžŸ–¡†¢, £–¤¥¦§‡¤¥。 ˆ, ˆ ‘˜¨ƒ„©, ¦š­–¤¥€ ‚ª¢。 CFD «¬‰®Š ‹Œ ˆ¯°‰¡±²³, Ž‘’ ´“µ¶·¸¹§。  4 ”º †‡ˆŽ 9、15 m / min •»– 3  ‰¡±²³。 — 4 ‰ ˜ , ¼ ½ , †‡ˆ  ‘ ˜ ¨  ƒ „ ©  , ™ š ˆ  Ž   › œ , ¡  15 m 3 / min ‡ ¾  ¢ 。  ˆ  Ž   ,­ –  ‘ ’ ‘ ˜ ‹ µ ™ š  ›  †¿ À ž¢ 。 ¼Ÿ , œ,ˆ †¿ c   ˆŽ 9 m / min '4 Fig. 4 3   d ˆŽ 15 m3 / min @ABQ\wx‚{@ƒ„| Y†(v Temperature field distribution under different pumping flow rate of ground drilling in gob „¡ †‡ˆ ªÇÈ。 Œ ¦°¯•§ÇȆ¿ zd1、zd2,²± Ì©ÇȒ¯ Á†¡  “ µ ¢  , „ ¡ ‡ ¢ £ † Á ¡“Âà ˆ Ä Å › œ Ÿ 5 ~ 6 ℃ 。 100、200 m,Œ²–³ 50 m。  †‡   ˆ      ­ – ¤ ¥  ‰  ª ¢ 。 Ÿ¸­¤ ¥ € ‚  ¦ š ,    ˆ    。 Œ ¸­­–¤¥, ¤Á¥Æ Œ¦ 20 m §ÇÈ, [22] ƒ„ ® ƒ¨¤¥¦§€‚ª Š‹‘˜¨ 。 CFD  ‰ ²©ŒÇÈ、 ŒÇȉÇÈ ’,¸¹§ªÉ«„ †。   †‡ˆ¯°‰, ‡¬ÇÈÁ¸¹§ ’†ÊƊˆ, ¨Çȉƒ¨ÇÈ®À ¡,ÇÈŠ ‹£½€ƒ¡,È ’˨,Œ。 ŸŽ ‘£Çȸ¹§, Ž 15 m / min Äʼn, “”ŒÇȉ ¸¹§’。 Œ  20 m §ÇÈ® 3 †¿ˆ 3 3 ÇÈ 2 400 m / h、 †¿ˆŽ 15 m / min Äʼn,­¡±©˜ÄÅ, ´ 5 žµ。 — 5b ‰ ® ¶ ,    20 m § Ç È   2 400 m3 / h , Çȉƒ¨†¿À½€ƒ„ ¡,„¡ƒ„ (0 ~ 40 m) ·。 •‡¢£ ¡¨(42 ~ 44 ℃ ) ƒ„Ê–ŠÍ。 Î¸ ¤‚ÇÈ— ¦š¤¥ÄÅ, ¹È ’ƒ„、“ŒÄÅ、 †‡ˆ  ˜。 安全科学与工程·209· ¤3 ¥ ¦§¨,©:ª« a b b、b b 249 ‡ˆ‰¬® t u - ,zd2   zd1 Z,v,  zd1 w 。 xy Z。  k  Zt ­€‚ ,w`s  X,z  ƒ„ {Y†‡ˆ‰Š。 3 2   ‹DZ ŒŽ‘ w’,“=q”  • 、­–—˜™“—。 =q ˜šH(  6),1 | Ho› }~, œ 1. 5 m;2 |H 1 |H 10 m,œ  0. 2 m。 €ƒ),    ž­–Ÿ—¡,¢£Ž‘ ™“, 7。           6  Layout of measuring points in goaf   Fig. 6                             a    5 Fig. 5                15 m / h  3 Pumping flow rate 15 m3 / h, temperature field of      different nitrogen injection mode        b 3  15 m / min ,  ) 100 ~ 200 m ) 20 m  Z。 , ·210·安全科学与工程 o Fig. 7  7  ­ Simulation and experimental analysis of oxygen ­–Ÿ—¡ concentration and temperature in gob 250 ä Î å É Å ¢  7 ,   。 ,    [11] [12]  – [ J] . Tunnelling and Underground Space Technology, 2014, 41 †‡ˆ‰, Š‹ Ž。 ™ (3) : 241 - 254. [13] ™ž—Ÿ‚, › ƒ™  。 ¢›œ£ ¡„ ¤‰ Š 。  ¥’¦›œ (  100 ~ 200 m)  ¥,¨© œ¬®¯‚‡ American Mine Ventilation, 2006, 12(1) : 32 - 36. [14] Ž› [16] the , ². ³‰€›œ¬®¯ š. ¸“¯º[M]. ¼½: ¶·¸¹¢º, 2008. LUO XINRONG, LI ZENGHUA. Research on risk of spontaneous topcoal drawing [ J ] . Journal of Coal Science&Engineering, 1998, 4(2) : 48 - 52. [18] Â, Ã. µ[J]. ‹ŒÉÅ¢ºº»: Œ¡Éº, 2004, 19(3): 5 - 9. ¿ÀÁ, € Â, Ž ÕÖ × Ø  Í (6) : 770 - 773. ˜‘’,  ´ Ï, Ã. Œ¾“ ™ª” ÐÑÒÓÔ [ J] . ¶ · ¸ ¹ ¢ º º », 2009, 38 “, Ïƒ, Ã. ³ר Ռ¾ and Metallurgy, REN TING, BALUSU R. CFD modelling of goaf gas migration to ª «, ˆ , ˜¥¬, Ã. ›¦„®¬®¯ ´ µ [ J ] .  ¸  Ç Â  Ý º », 2013, 30 ¯°, ²·Š. ±§¸ ”•€Ž²ã€Ž –’¦Ü¨[ J] . €ˆº», 2011, 36(8) : 1297 - 1301. [21] DAN M. Modeling gas flows in longwall coal mines using compu tational fluid dynamics [ D ] . Colorado: Colarado School of Mines, 2012. [22] Ή, ˜–Š. ‘›œ¬®¯Í Mining (1) : 155 - 158. , †‡. 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":  ‚ CFD ƒ„ † ‡ˆ‰Š,‹ ›œžŸ¡¢ £。 •¤¥¦:§ ³´µ 10% ~ 22% ,    ¶ · ¢ ¸ ¹ º  7% ~ 15% ,Á   221116) Vol. 26 No. 6 Nov. 2016   ,  ­, € ŒŽ‘’“”,•–—˜™š, ¨¢©¢¡ª«,¬®¯ °±² ° ± ² ³ » ¼ ½ ¾, · ¢ ¸ ¿  ° ± ² ³ À ›Ã³Ä¾, ¢Å ÆÇÈɬ®¯ ÊËÌÍ。 ¾ , «,、¬®¯ °±²³À 5% ~ 17% , ÎÏÐÑ °±²³À 4% ~ 10% , רÀÙÚÛÜ。 ÝÞßà၍ œž¢ äåæ çèéêëì。 ¨¢©¢Å ÒÓÔՖ֝,¬®¯ ÊË; ¢íîï; ¢ ; CFD doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 06. 005 ­ âã #$%: ;  &'()*:X93; TD712. 7 +,-*:2095- 7262(2016)06- 0612- 005 +./01:A Risk assessment of major gas hazard in coal mining face Luo Xinrong, Li Mengkun, Li Yawei, Ding Zhen ( School of Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China) Abstract:This paper aims to accurately identify the dangerous degree to which coal mine gas explo sions occur. The identification is performed by the simulation of an out of control state of gas hazards oc curring in different gas mine working face and goaf using the CFD software; and the quantitative risk as sessment of gas explosion hazard, based mainly on the identification of gas hazard sources and combined with the accident case. The research demonstrates that the occurrence of little or insufficient wind or air in low gas coal mine working face is associated with: upper corner gas concentration of up to 10% ~ 22% ; a gradually increased gas concentration in return air lane direction in working face; gas con centration of 7% ~ 15% in return air lane, putting the working surface at the highest gas explosion haz ard, thus rendering it impossible for exhaust gas to solve the problem of upper corner gas gauge; the pres ence of little or insufficient wind or air in gas drainage in high gas mine working face is accompanied by the upper corner gas concentration of 5% ~ 17% , contributing to a higher likelihood for gas explosion, which indicates that there still occurs a potential safety hazard, if only underground comprehensive extrac tion is performed, leaving the concentration of gas in upper corner in 4% ~ 10% . The study may provide a theoretical guidance for prevention of gas explosion by a risk assessment of major hazard sources of goaf in working face. Key words:hazard source; gas limit; short circuit; risk assessment; CFD 2345: 2016 - 10 - 30 6789: ­€‚ƒ„ †( U1361102) :;<=>?: ‡ˆ‰(1957 - ),Š,‹ŒŽ‘’,“”,•–—˜™,š›œž:Ÿ ·212·安全科学与工程 ¡¢£¤¥¦,Email:aq204@ cumt. edu. cn。 46 î 0 613 567,»:èåæç•ŒŽëŒìí  , 。 2000—2013 ,  49 , 2 964 ,  10  ­€‚,ƒ !"# $%&'   [2] ¶ª«‹·¸¹ºª«» 。 , ¼½¾¿ÀÁ‰Â‚Ã–Ä ŝ,ÆÇÈÉ ¼‚¨Êª«ËˆÌÍÎÏ。 †,М­Ñ ‚¡¢ÒˈÈÓ,­ CFD ¯ÔÕÖ ×Ò´Ø,ÙÚÛÜÝÞßàáâ㑒ª«É äåæçèéꕌŽ。 Ÿ• ‚¨Êª«¦§ëŒìí,­îÒï›ð¨ ñ•òóôõö÷¯Ôøù。 ‰ 1  1 1  1                     9: Fig. 1 1 2       †, ‡ˆ Š‹ŒŽ‘’“”•–—˜。   。 ™š›œžŸ¡¢£¤¥¦ §ŒŽ¨©ª«,¬®¯°±²³ª«、´µ 123$4 5678  [1]   „‚ 53% ~ 73% ‚‰ !"()*+ ,)-$./0   ;<=>  1971—2005   Three types of causes of gas explosion accident case number in 1971—2005   èÝÖã$ è ‹ ,   èÝãŽªÒ è Ž‹   [4 - 5] 。 Ž è ãŽ=åæç 、 、 <»,  ãŽ=€ä 。 #,èåæç ʂò­"€‚ž,Ì [6] ƒ„ªŽò­€ ,èåæç‚ Ê q ª Òµ  Ê qb ‹   Ê qL ,† q = qb + qL 。 ÉÁÉäúûü•‚ ,ý,þÿ ʂ~, É}õ |{,[\]^»_`Â, @| ?。 >=É䮯°±<åæ~‚;:»Ä , /‰¼.-,=½¾+*, Òö÷ )(–'&。 ̪«%‚ 2 706 '¡¢,ûÕ¡¢ 1 247 ', ÙÚ ²ª«,%‚Ã–Ä ‰ªÒ³: (1) 2  2 1  CFD  ̃‡¡¢ˆ‰“”Š‹© ‚É:Á!012ŒŽÉ,Á‘’2Œ “É。 ”%•–3—, ˜º™Ý%š ›åæçèéꂜ¯á➏¬‹ 1 Ÿ¡。 åæçë 181 ', 3 303 ; Éä Ùë‚— 117 ', 2 332 ; É ŽÉ¢£¤¥èéê€ ¥,,“ÉŽåæç¥ë äèëÇ/‰åæç€¥½¾ 175 ', 2 234 。 1971—2005 ³Ä ‚¦§。 ˜º¨©ª«, Èåæçèéêá⦧ ¬à,è„®ç ¯ª°±。 Ùë_£¬ <áâ 1 [3] 。 ‰‚¡¢ É åæç / m 1 2、3 Ÿ¡。 °±¯ª¬  CFD  ­€‚ƒ„ Table 1 Basic parameters and boundary conditions of face CFD model ² / m áâ / m  ³¥ / ( °) Ùë_£ Ž 400 × 200 × 3. 5 4 ×3 30 8 U âÙë “ 800 × 200 × 3. 5 4 ×3 20 45 U âÙë ëÊ / m ·min 3 1 830 2 440 èéê -1 Ê / m ·min 3 -1 èéê´µ èéê ¶ ¸è"¹ ·ª 20 100% CH4 50 100% CH4 º Éä»® + “¸ ¼:èéê Ê%™Ý¨­%„¹(1) ¤½Ÿš。 安全科学与工程·213· 614 Ç È É Ê   Ì Ì Î 26 Ï Í œ C + + ª«“Ÿ†‡¬®, ¡¯ƒ¢— œ°± Fluent ²³´†‡µ¶。 ­     Ë 2 3     ­ €  2 Fig. 2  Schematic and local mesh generation in low gas mine ventilation system ˆ‰£¤¥¦§¨ˆ‰©ª‚¤«·¬® ¸€¯° ,   ± ²  ¹  º »  ¼  ®   œ 。 Ž„‚½¾¿À‚ ³Á 、 ‚ˆ‰ 、  ´µ¬®¶‹Äœ ˆ‰©ªŹ· , Ɯž CFD –𠏹 ˆ‰Ã³     3 Fig. 3 Lj‰ 、  ˆ ‰      È º ˆ ‰ » ¼ ½¾  。 „   É Ê ¿ ‘  , Ç ˆ ‰       Schematic and local mesh division of ventilation system in high gas mine 2 2   [7]  ,  、 Lj‰   „ ³ Ð À ” ·  È º ˆ ‰   Ź 。 Á— 5、6 –¢ÑÂÒ: Lj‰„Ó‚ 、‚ ³Á ( ‚ °Ô ) 、 ‚ˆ‰  ,,   。  ËÌ h = 2. 8 m  , ˆ‰ËÌ h = 2. 5 m  •ÍÎ Ⱥˆ‰»¼ 。 — 5、6 Ï­   、  。  [8 - 10]  ­€‚ -9 0. 03% ~ 0. 38% , ƒ„‚ α  2. 3 × 10 ~ 8. 5 × 10 - 4 m2 。  † ‡­€,ˆ‰Š “ O” ÃŹ·,Ⱥˆ‰»¼ÕĊ½¾,ŠŽ ӂ·, Ⱥˆ‰Ö­„ 16% ~ 24% ;‚ ³Áłˆ‰Ź·,Ⱥˆ‰ Ö­Õ„ 8% ~ 20% 。 ˆ‰ „Ó ‚łˆ‰Ź·, Ⱥˆ‰Ö ­×Ċ 10% ž, „  Ì  · Ø  à   ¿ Ù ·,Ⱥˆ‰Ö­Ú¡Û¼ÜÇ,ÝÞ¡„ 4% ~ 8% ,߯àáâ。 ‹Œ‚ƒŽ ‘„, ƒ„‚ †‡ ’ “, ”  ˆ ‰   ƒ „ ‚  •  1. 0 × š‘ ›,l2              ŠŽ,l1  ›。 m ,Š–‹Œ— 4 ˜™, 2  ~ 1. 0 × 10 -3    10 -9        a   ӂ                                             Fluent —˜™¥–š†‡¦› œ,§¨ƒ„‚€‚žŸˆ‰©  Permeability distribution of gob ·214·安全科学与工程    œž’ CFD “Ÿ Fluent ¡”•–¢ ˆ‰£¤,       ‚ˆ‰   4 b         5 Fig. 5 c               Fig. 4      ·ØÃ ‚ƒ„ †‡ˆ‰ Š‹ High gas coal mine under different conditions of corner gas distribution –6 — 615   7      ˜™š,›:‡Žœ’“”“žŸ      ,          a  3% ,              Š b       3 „ ;š†›‡ ( œˆ›‡180 m / min + ›      ›‡ 15 m / min + —ž›‡ 25 m / min)    3   ,  fBCgh}~de€‚BC(vƒ„ Fig. 6 3 ‰Š† 2%  ,   '6 , ‘’€“,”Œ•–—˜™‚ƒ       c  † 15% ‡ˆ;‹­ŒŽ      ,   € 22% ,   。  ƒ„  8  ,,     ‚ 5% , ‚ † 13% ‡ˆ,‰­。   ­€ 15% ;   5% ~ 12% ,         φ , 5% , ,   ,  Ÿ 5% , ¡‹   6% ~ 10% ,Œ€‚ƒ。 Low gas coal mine under different conditions of corner gas distribution   、  。   7  8 、, ,l3     。         a                     a                    '8    '7 Fig. 7 Fig. 8   b fBCghBC       @? 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Vol. 27 No. 5          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 1  , 2  , 150022; 2.  ­€ 1  ,  150022) , ­€‚ƒ„, †‡ˆ‰Š •–— ˜™š›,œž”Ÿ、¡¢£¤¥¦§¨ ‹ŒŽ„‘’“€” ©ª。 «¬®¯,‡ˆ‰Š‹˜™°± 80% ²³,´µ¶·¸¹„”Ÿ、¡ ¢£¤€,º»¼†µ ½¾ž¿ÀÁÂöÄÅÆ ŒŽ§¨。 ÇÈɺÊËÌÍÎÏÐÑÏÒÏÓÔ­。 ; ; ‡ˆ‰Š‹; ”Ÿ; ¡¢£¤ #$%:” doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 006 &'()*:TD712 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0472- 05 +./01:A Forecasting model of coalface gas emission based on Markov chain Wei Chunrong1 , Liu Baolei1 , Li Yanxia1 , Sun Jianhua2 , Zhang Beirui1 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is aimed at improving the accuracy of coalface gas emission. The improvement is accomplished by using Markov chain model under the condition of known monitoring data to forecast the range of gas concentration in the next stage of mining face and comparing the results with those derived from other forecasting methods. The results show that the Markov chain affords the accuracy of more than 80% , much higher than the prediction accuracy of regression prediction and gray system prediction under the same conditions and works better for the prediction of gas emission in coal mining faces or for the pre diction in combination with a comprehensive forecasting model designed to forecast the gas emission of coal mining faces. The research results could provide the theoretical basis for mine safety management and gas control. Key words:working face; amount of gas emission; Markov chain; regression prediction; grey sys tem forecast ¨­©ª« ¬, ® ¯°±²³´µ,¶·,¸¹§  œºš›»¼½«¾¿。 ˆÀ, §  § œº¼§ÁÂú、ÄÅÆÇÈÉ、 [1 - 6] 。 ÊËÌͺ、ÎϺÐÑÒÎÏºÓ ÔÕœºÈÉÖÎר, ÙÚ¶  ÛÜÝÞßàáâãäåæçèÈ é,¶·,êëìíî×ïðñš›òó。 ôõö÷ Þßèúû ÛÜøÝÞßùÝ üý, þÿ~}|  2345: 2017 - 07 - 10 6789: ‚ƒ„ †‡ˆ(51504086;51604101) :;<=>?: ‰Š‹(1977 - ) ,Œ,Ž‘’“”,•–—,˜™,š›œž:Ÿ¡¢£¤¥¦,Email:wcrangel@ 163. com。 ·222·安全科学与工程 ×5  æçè,é: ,   ,  ­€  ( k) œž,Žˆ k ©ª«µ t œž i t ,k ∈ N , C - K ‰ ‚ƒ„。 i 1  1 1  “ i0 ,i1 ,…,i n + 1 ∈E,™š›œžŸ¡: P{ X n + 1 = i n + 1 | X0 = i0 ,X1 = i1 ,…,X n = i n } = 2 (i  , ¤£ 。 ¦§ Markov ¨©ª«œž。 ™¬®¯§ °±²³´ k µŠ‹ i š›¶, ¶¨³´·µ Š‹ j œž, ¨¸¹º¶»¨œž¼½¾Š‹ i,j ¿À,Á¾³´ k ¿À。 Ž‘’“ i,j ∈ E, P = { P ij } £¨©ª«œžÇÈ P= { P11 … P1n   P n1 … P nn } »ÍÌ 1 3  ik (2) 。 ‘Ñ— ,,  —„; ™Ä, , эÑ— —„µ ­€,‚ƒ­€ª«Ä—; ׄ©, È,Ø Œ ª«œžÇ Õ; Ù, †‡ ՐÑ—­€, ő­€ ˆÚ‰ÛÑÜ; Š, ‹„ˆÚ, Œ ؒ。      ­€‚ ij j =1 , kj »Í Ì Î Ï  Chapman - Kolmogorov  ‰, ¤ £ C - K ‰ [11] 。 Fig. 1 2  в‹Ñ π = ( π1 , π2 ,…, π N ) , ¢ P( k) = P( k - 1) P,k → + ∞ Ò,Ó π = πP,  1  Forecasting method on Markov chain   24 —¨˜™ 805 # Þßàᓔ•– šâ  ¿Š‹ ÌÑ。 … Pnn  1  °±—„, ÅÖ Σ p = 1, i = 1, Σ P ( u ) P ( v ) ,i,j = 1,2,…,n, k =1 }  , Pn1 Õ  P ij ( u + v ) = … P1n  [12 - 13] n  ›, ¥ 2010 ã 9 ä 1 œž 9 ä 29 œÑ—ŠåŸ (0. 12% ,0. 22% , 0. 22% ,0. 16% ,0. 22% ,0. 39% ,0. 41% ,0. 35% , ‹Ñв,  0. 31% ,0. 29% ,0. 29% ,0. 27% ,0. 25% ,0. 59% , Ô¿ n  0. 14% ,0. 24% ,0. 22% ,0. 27% ,0. 22% ,0. 29% , ‘¿Š‹ ¼ Š‹,™ Ñ , I(0) = ( i1(0) ,i2(0) ,…,i (0) n ), ÊË,i { P11 (1) ¢‘’“ u、v∈T1 ,¿ (0) t …i (k) ) n ,™ÉÊ { X( n) ,n = 0,1,…,m} ̨Ä 1 2 i (k) (k) 1 2 ݀Ž‘­ , ™Ë,0 ≤ P ij ≤ 1,i,j = 1,2,…,n; 2,…,n。 ÃÄ, [10] ij I ( K +1) = I ( K) ·P 。  ¥š›œž P ij ( k) = P( X k + 1 = j | X k = i) ¨©ª«œž¾ k À, ¢£ Markov [8 - 9] 。 ÅÆ P ij ( k)  P ij i =1 n P{ X n + 1 = i n + 1 | X n = i n } , [7] ( k) j ( i (k +1) i (k +1) …i (k +1) ) = †‡ ˆ ‰ { X n , n = 0,1, …, m}  Š ‹ Œ  E = { i0 ,i1 ,…,i n } 。 Ž‘’“”•–— n ˜’  Σi P ,i,j = 1,2,…,n, n = ( k +1) j ™ÇÈÉÊ 1 ¢£{ X n ,n = 0,1,…,m}  Markov 473  ( t = 1,2,…,n) ²³´ 0 µŠ‹ t 0. 67% ,0. 22% ,0. 25% ,0. 18% ,0. 22% ,0. 20% , 0. 18% ,0. 25% ,0. 51% )  —„,  9 ä 30 œž 10 ä 9 œÑ—ŠåŸ。 , ¥Ñ——„ Ñ¡­ 安全科学与工程·223· 474 ± ² ³  ´ ” µ µ · 27 ¸ ¶ , a = [0. 10% ,0. 25% ) ,b = [0. 25% ,0. 40% ) , † L xy = 1. 04,L xx = 2 030,L yy = 0. 451 869, 24  9  29  0,‹¢ x ˜ y Œ£Ž c = [0. 40% ,0. 55% ) ,d = [0. 55% ,0. 70% ) 。  # : , 9 / 14 5 / 14 0 0 P11 … P1n 3 / 11 5 / 11 2 / 11 1 / 11 P=  。  = 0 1 0 0 P n1 … P nn 1/2 0 0 1/2 9  29   , (30)  9  30   I ,: I ( 30 ) = I ( 29 ) ·P = (0,0,1,0) 9 / 14 5 / 14 0 0 }{ { { 3 / 11 0 5 / 11 1 } 2 / 11 0 1 / 11 0 } = (0,1,0,0) 。 1/2 0 0 1/2  9  30  b,  10  1   10  4   b,10  5   3 ,  10  9   a。  3 1   ­€‚ y = a + bx + ε, ƒ„,x †‡,y ˆ‡, ε ‰Š‹。  ­ €‚Œ 1 „ 9  Ž‚‘,’“ x, ” y( % ) ,Œ x ‘ y Ž‚,: — y = 0. 273 350 + 0. 000 512 315x。  ­€– ˜­€‚™š œž r,ƒŸ: L xy r = , L L xx yy 槡 › , Ÿ„: 1 x y, n∑ ∑ 2 1 L xx = ∑ x2 - ( x) , n ∑ 2 1 L yy = ∑ y2 - ( y) 。 ∑ n L xy = ∑ xy - ·224·安全科学与工程  φ ‘ 1。 œœž。 ­¤¥ 1 Table 1 < 1 ‰Š¡ r  ­€  Forecasting value on different forecasting method φ/ % GM ¨©ž ¦  ­€  § ­€ 09 - 30 0. 288 7 0. 269 6 0. 271 0 10 - 01 0. 289 2 0. 270 3 0. 270 3 10 - 02 0. 289 7 0. 250 3 0. 269 8 10 - 03 0. 290 3 0. 250 9 0. 269 1 10 - 04 0. 290 8 0. 251 6 0. 268 4 10 - 05 0. 291 3 0. 252 2 0. 267 9 10 - 06 0. 291 8 0. 252 9 0. 267 3 10 - 07 0. 292 3 0. 253 5 0. 266 7 10 - 08 0. 292 8 0. 254 2 0. 266 0 10 - 09 0. 293 3 0. 254 8 0. 265 4 3 2  § § ­€ ª—« ’¬ “”‚ “”, ®¯• ‚, ­€ —«­€ª。 Œ y = ae –—˜†®Œ bx ln y = ln a + bx , x∑ xy - ∑ x2 ∑ y ∑ a = = 0. 273 350 , 2 ( ∑ x ) - n ∑ x2 ∑ x∑ y - n∑ xy = 0. 000 512 315 , b = 2 ( ∑ x ) - n ∑ x2 •­€– ‡ˆŸ(3)  r = 0. 034 338。 0 < ™ y′ = ln y , a′ = ln a ,° y′ = a′ + bx 。 (4) ’“ x,” y( % ) , Œ x ‘ y Ž‚: ƒ„ (3) x∑ xy′ - ∑ x2 ∑ y′ ∑ = - 1. 387 664 , a′ = 2 ( ∑ x ) - n ∑ x2 ∑ x∑ y′ - n∑ xy′ = 0. 002 556 。 b = 2 ( ∑ x) - n∑ x2 ˆ a′ = ln a , š  a = e 0. 249 657 8 ,›Ÿ(4) § y = 0. 249 657 8e  § ƒ„›, = e -1. 387 664 = a′ ­€— 0. 002 556x 。 ­€– ˜­€‚™š œž r,ƒŸ: r = L xy′ 槡L xx L y′y′ , (5) ¯5 ° : ±²³,´:ƒ’“”•–‹µš¶ 1 x y′ , n∑ ∑ 2 1 L xx = ∑ x2 - ( x) , n ∑ 2 1 L y′y′ = ∑ y'2 - ( y) 。 ∑ n    L xy′ = 5. 186 638, L xx = 2 030, L y′y′ = 1 528. 944 73, (5)  r = 0. 002 944。 0 < r < 1  0,  x  y  L xy′ = ∑ xy′ - 。  φ  1。  3 3  GM(1,l)   dx (1) / dt + ax (1) = b 。 (6)  k,  X( % ) ,  X ,  X (0) ( k) = (0. 12,0. 22,0. 22,0. 16, 0. 22, 0. 39, 0. 41, 0. 35, 0. 31, 0. 29, 0. 29, 0. 27, 0. 25,0. 59, 0. 67, 0. 22, 0. 25, 0. 18, 0. 22, 0. 20, 0. 14,0. 24, 0. 22, 0. 27, 0. 22, 0. 29, 0. 18, 0. 25, 0. 51) 。  X (1) k ( k) = ∑ X (0) ( m) , ( k) = 0. 5X  : Z (1) m =1 (1) ( k) + X (1) ( k - 1) , n C = ∑ Z (1) ( k) = 117. 075 ; k =2 (1) D = X n (29) - X (1) (1) = 8. 03 ; E = ∑ Z (1) ( k) X (0) ( k) = 33. 204 05 ; k =2 n F = ∑ ( Z (1) ( k) ) Λ2 = 648. 006 275。 k =2  GM(1,1)  2 Table 2 a、b, 2。 GM(1,1)  Parameter list of GM(1,1) modeling  Δ = ( n - 1) F - c∧2 4 437. 620 1 Δa = CD - ( n - 1) E 10. 398 9 Δb = DF - CE 1 316. 126 2 a = Δa / Δ 0. 002 3 b = Δb / Δ 0. 296 6 c = b/ a 126. 564 6 d = X (0) (1) - b / a - 126. 444 6 475   : X (k) + aZ(1) (k) = bX(0) + 0.002 3Z(1) (k) = 0.296 6 , (0) _ X (1) ( k + 1) = - 126. 444 6e -0. 002 3k + 126. 564 6 , ∧ ∧ ∧ X (0) ( k + 1) = X (1) ( k + 1) - X (1) ( k) 。 [14 - 15] , e (0) ( avg ) =   ­ 30. 528 318 5% ,P0 = 69. 471 681 5% ,€­€ 。 [14 - 15] ,X (0) ƒ„ †‚  ‚‚ ­ ‚‡ δ( tp,avg)  32. 605 568 3% ;ƒ„ †‚ 0 ‚€­ P ( tp)  67. 394 431 7% ,€­€ 。 ƒˆ‰Š‹: (0) X ( k) + aZ (1) ( k) = b X (0) + 0. 002 3Z (1) ( k) = 0. 296 6 , - X (1) ( k + 1) = - 126. 444 6e -0. 002 3k + 126. 564 6 , ∧ ∧ ∧ X (0) ( k + 1) = X (1) ( k + 1) - X (1) ( k) , 1。 „ †  3 4  Œ‡ˆ‰ŠŽ‘ ’ “ ‹ Œ 24 # ”   • 805 – 9 Ž 30 —˜ 10 Ž 9 —  φ1  ,‘’“”•–™    、   、„ † —。 š—, ›œ’“”• –™žŸ˜  ™ž,  3。 ¡ 3 ¢™£š, ’“”•–™ ˜›œ¤ 80% ,   、   、 „ † ˜›œ† 30% 。 ’“”• – ˜›œ¥žŸ¦§¨ ¡, ¢ £¤¥ £¤¦§¨©ª, ’“”•–¢ ˜›­« ¬®。 Table 3 φ1 / % 3    Comparison forecasting value and monitoring data values φ φ Œ™ ™ ’“”•–   „ † 0. 27 b b b b b 0. 25 b b b b b 0. 26 b b b b b 0. 20 a b b b b 0. 16 a b b b b 0. 11 a a b b b 0. 14 a a b b b 0. 16 a a b b b 0. 20 a a b b b 0. 21 a a b b b 安全科学与工程·225· 476 4 ¡ ¢ £  ¶ — ² ² ,“”•–—–ªˆ, ‰( 、  )   ,  ,  ( 、 ) „ 、 ­€‚ƒ  , “‰ „›˜˜™€‚ 。 : [1] š›¢, œ®ž, Ÿƒ¡. ¯© LMD - SVM – „    [2] ¢£¤, ¥¦§, ¨©ª, ´. [3] ¯°±.   [4] ´µ±, ¶·¸, ¹ºº, ´. »©¼‡– BP ½¾ ¿Ž [5]    [6]  ­€‚ ƒ„ †  2 , 、) ‰ 、(   、 ­€‚ †‡ ,І‡‹ŒŽƒ  [10] [12]  [14] ¢£¤ †‡Ž,“”,©œ ­€‚ƒ。 ‘’ ·226·安全科学与工程 [J]. †°¶—²²³, 2012, 32(1): 51 -56. À½Á. ¥Â½ 87 - 89. [ J] . ÄÄ, 2012(4) : ÅÆÇ. ¥¾‡ÈÉ ‚¿–[ J] . ʰ „Ķ, 2010(4) : 86 - 87. ×  œ­€‚ƒ。 „‹š¡ †‡ˆ›‰Š¥¦§, ‹Œ”¨ ž·¸[ J] . [9] [13]  ­ƒ —²²³( »¼²³) , 2003, 22(5) : 334 - 337. ÏÐÐ, Ñ [11] ™š„›œ–Žž  –ƒ Ÿ, ˜ – [8] ˆ ‘’“”•–, — —˜ –。 „ ËÀÌ, ÍÎÁ. Markov –Âˌ¹žÄ [ J] .  Population forecasting model of gas emission «µ [7] ‡ˆ‰Š‹ŒŽ 2 „ †‡[J]. ¬®¶—²²³, 2009, 31(9): 1095 - 1099. ¹²º   ›°± Œ²³, 2013, 30(6): 946 - 952. [J].  Fig. 2 ‰–«¬ 、 ­€‚ƒ „  , 2 。 5 Ð 27 Ñ ³ ²½—²²³( »¼²³) , 2015, 48(4) : 59 - 65. Ò. ÓÔ³–[ J] . ¡¢ £¶ÕÖ, 2009(30) : 58. Ø. ¯©–ÅÆÇÙÚÛܖ[ J] . ÝÈ Þß, 2010(21) : 68 - 70. àáâ, ŸÉž. ÅÆÇٖã ʍ, 2010, 30(3) : 53 - 57. äå¾. җæç–‡[ J] . è†èé ê뗲²³, 2008, 19(3) : 66 - 69. Ëì. í ÅÆ‡î–ïÌðÍ[J]. † ²ñò—²²³(»¼²³), 2008, 34(3): 477 -481. óôõ. ‡î– [ J] . £ö—²² Ï®É, , Ÿ, ´. ¯© ­÷ ³( β³) , 2003, 5(1) : 110 - 113. –„ ›[ J] . ²¶—²²³( »¼²³) , 2012, 27(3) : 16 - 21. [15] [ J] . ²º Ï®É, Ÿ, ƒž, ´. –·¸[ J] . (4) : 628 - 632. ­ - ¥¾‡š„› ›°± Œ²³, 2013, 30 (  )  27  4  Vol. 27 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  7   July 2017  , , (    , ­€‚, 150022) ! ":   ,  ­€‚ƒ„ †‡,‚ƒˆ‰Š ‹ŒŽ‘’“,­”ˆ ‰Š ‹ŒŽ‘。 •–—˜™–šŒ›  , œž­€Ÿ¡¢£¤¥¦   。 §¨:©ª«¬˜™®,¯ °± 13 MPa, ²”³   Š £—™´µ¶·˜¸¹ºµ–š。 ­€¡¢£ »¼ 2 MPa、 ½ 3 MPa®,µ¾¿À¥¦Á 110 ~ 150 kN。  ­€ŸŒ›„Â。 ƒ ±ÁċŒŽ‘ÅƂµÇȳÉÊ。 #$%:; ‹ŒŽ‘; ˆ‰Š ;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 04. 005 &'()*:TD76 +,-*:2095- 7262(2017)04- 0345- 05 +./01:A Experimental study on coal and gas outburst based on dynamic disaster testing system Liu Yongli, Zhang Haidong, Zhang Jianwei ( School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:The dynamic disaster of coal and gas outburst is the result of the interaction of earth stress and gas pressure. The study building on numerical simulation and experimental research investigates the mechanism behind the multi field coupling monitoring and warning for dynamic disaster of coal and gas outburst, and provides multi field coupling monitoring and warning of dynamic disaster. The work identi fies the critical stress and gas pressure of the outburst coal seam under laboratory conditions using numeri cal simulation experiment of outburst coal fracture process and selfdeveloped DDTS500 multi field cou pling dynamic disaster test system. The results show that the shear stress is about 13 MPa when the mid dle part of coal is broken; the numerical simulation results reproduces the process of development and de struction of coal and rock fractures under the combined action of crustal stress and gas pressure; under test conditions, the gas pressure reaches 2 MPa, the confining pressure is 3 MPa, and the critical value of the axial force occurs at 110 ~ 150 kN. The simulation results are in better agreement with laboratory test results, and the study could provide a reference for the research and development of online monito ring and warning system for coal and gas outburst. Key words:coal and gas outburst; monitoring and early warning; multi field coupling; numerical simu lation 2345: 2017 - 05 - 12 6789: ƒ„ †‡ˆ‰Š(51474099) :;<=>?: ‹ Œ Ž (1968 - ) , ‘,    ’ “ ” •, – —, ˜ ™ š › œ, ž Ÿ ¡ ¢:  £ ¤ ¥  ¦ § ¨ ©, Email: yongliliu1968 @ 126. com。 安全科学与工程·227· 346 0 #  " ! 0 1 ­ + + 。 '•¹_+&%¯°•ºÏË» +6 â 50 - 2 mm ¼½, ¾»›â 2 ± 0. 2, ¿Á<À  ,  。  ­€‚ƒ„­€,  ‚ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“”•–—,˜™,  š›œž;„Ÿ¡¢‡£¤¥,¦§¨© ª«¬,®¯‘’°±²³,´µ¶· †  ¸¹º»¼½¾¸¹,¿ÀŽÁ‰ŠÂ , ®¯­€‘’óÄÅÆÇÈ, ÉÊËÌÍ [1 - 2] ÎÏÐÁÑÒ­ÓÔÕ 。 ÖרÙÚ۔ÜÝÞßàá¯âã [3] [4] äåæçè 。 éêëì íî–ï、 ð ñòóôõö, ÷øóô ùú ¿Àû " üý " Ä "  " þÿ~¿À}|。 â 0. 935 GPa,™š›â 0. 379。 óô'% ¡ÑÒ 1,RMT - 150B “”+'•'% ¡/ - /ÓÔÕ,ÑÖ 1。 1 [5] {¯[ \]^_`–ï@?ò>=óôõö,óô>=@<;~:«、 ?/、 .-ø,。  [6 - 9] >=óôõö, +>~Ä íÜ*ÁÝÞ@:«、 /Ä. ØÙŽš›。  [10 - 11]  RMT - 150B  Table 1 Measured data from RMT - 150B rock mechanics test system σ max / MPa /Ó ×/Ó E / GPa Ó}>€ / GPa 8. 41 11 × 10 - 3 4 × 10 - 3 ÝÜºîŒ - 600 m, .、 .、.?ò/->=ó ô。  0. 675 0. 379 [12]  ì  >=óô, ÝÞ 2 MPa .Ê 40 MPa /-óô。 ‘ÝÞ   @¯,⍏ÝÞ  ) ­。 €‚ƒâ(>=óôÝބ Ê< 0. 935 μ  í –ï . óô”Ä.、 /Ùóô”¯ û 3 27 4 2  :óôÉúÖâ~<†ù            -  a ú†‡óˆ_ý]削; >=óô ˆ‹üŒŽÖâ‘⎎, ƒ<ú‘ ’ÑÎ-í   。 1 1 1        RMT - 150B “”+'•'••ú  –—.:«、˜‰>€Ä™š›ì&%,⍏% œ>=ÄóôžŸ)­%¡。   (1) •Ïúð。 ú¢í£ 14 ¤¥,ù×Ϧ§¨©ú˪ºî«¬ ú®_,©˪𯰕¯±²³´,µ© •]³~•³¶ ·228·安全科学与工程 ·¸@ú©¡ˆ_ý   1 Fig. 1 b  Measured data of rock mechanics test system and stressstrain curve ¦4 µ 2 347 ¶·,­:›œž£¤¸¹º»¼½¾§¿À σ0 ———ÅÁÂÆ©,MPa; E——— RFPA 、   Coulomb      。   Weibull   ,      , :  α m α m -1 - ( )m (1) φ( α) = ·( ) ·e α0 , α0 α0 :α——— (  、 、 、 ­­) ; α0 ———€‚ƒ; „,MPa; E0 ———Å  „,MPa; m———‚,m = 1. 4。 ÅÁÂÆ© 76. 45 MPa, Å „ 1 344. 94 MPa, 520 kg / m 。 3  0. 379, NJŽ 1 ƒÈÉ 0. 1 m × 0. 1 m, Mohr - Coulomb。 ƒŸ¹Ê Í΃ 3 MPa, ¡¸Ïξ 500, Á¾Ð„ 0. 05, ÑÒ®ÓÔ©Õ¡ 3 MPa。 , ŸÚª›Š¢¹ ¹ÝÞß 2 ‡à。 †‡ˆ‰ ‡ ( Š‹ )  €( Š‹) ‚Œ, ‚Œ,ˆ‰‚Œ; ƒ,–(1)  :   e e α 0 - (α ) m   „ E  a „ Weibull „— ( E) = ∫0 φ( x) dx = ∫0 ( e ÍÎ   m α ·( ) m - 1 · α0 α0 ) dx = 1 - e E 0 - (E ) m   ,   (2) :( E) ———‚„。 (2) ‚˜‰™‰Šš› b 150 ¾  ‹,Œ‚ƒ E0 ŽœžŸ, – m ƒ¡¢, — ›‹ŽŠ。 £¤˜‰   €‚‘’“ ( ”• ) , ¥– ¦ ˜§¨,©ª›‹«¬–ˆ®¯Ž   •,£— ™ Û±²、³Ü´ÇŠ  ƒ‘ƒ (  ) : † ƒ‡ˆ „€ „’ ‚ƒ E0 ,φ( E) “”€ˆ•  °Ù“£¤  φ( α) ———( Š‹ ) ‚ Ž。 RFPA  ŸÖ˜€›ŠŒ× œž©ؕ¯ËŸ›Š  m———„,  ,ª«Ë̬  c 200 ¾ °§¨±˜€Š‹²³ ™š。 ´µ›Šœž¶·š, 2D [13] ›Š  RFPA ƒ , Ÿ¡¸  ›Š¢¹¦º, ›œž£¤ ¥»¼½。 Œ¦¾ ¥§¤¿›ÀÁ¨©   8. 410 MPa,  „ 0. 935 GPa, ´µ (3) (4) ÃÄ ƒÅ。 σ / σ0 = 0. 26ln m + 0. 023,(1. 3 m50) , (3) E / E0 = 0. 14ln m + 0. 648,(1. 3 m50) , (4) :σ———ÁÂÆ©,MPa;   2 Fig. 2 d 250 ¾   、 Numerical simulation whole processof of crack de velopment to sample destruction 安全科学与工程·229· 348 Ù Ú Û Ü  2 ,, ,, ,, 2a、b, ,2c,   ,  , 2d,   13 MPa。 ,     , ,   ­€‚ƒ„; ­   † ­,‡  ­ ˆ,  ­€‡‚‰ ,€‡ ,Š  ‹,ƒ„, ‚ Š‹ 。 ­€ ,†、Œ ‹ ­Ž€‚ ‘。 3  3 1 gIhijkRlmKLMN  ‡’“” •– ­€‚ ,ˆ—‰€‚Š、 ­ Ý Þ Þ ¿ 27 à ß ¥‰°†±° ¦ 0. 05 mm。 (2) •– ­€‚Š、 ²œ žŸ˜™ —‰。 𛝠­   , б ­§³¨©™ ,´€‚ƒ, ªµ¶, ™· 2 MPa ‰ ( µ ‘, ¬†· 2 MPa ¹‘„ „¸« ¶ ¹‘ ) , º  Š ± ¢  ™, ® ¦   ™ š » ¼  š 0. 1 kN / s,™· 30 kN „, ¯‡°¦, ¼š 0. 5 kN / s,Œ·€‚。 ˆ± œ‡” ¥,²‰½Š¸‹Œ³´。 €‚Ž‘¸¾‚ ™‘’—“©¿Àµ”¥¶ ‹¹º»²Â¼™‘。 3 3 ·¸ Á DE(o  DDTS - 500 Š¡—“” ¶ 2 MPa ,«  3 MPa, 110、136、150 ‹ 142 kN ‡”¥ °¦¾¿ ,Ý ­€‚,”¥¶ ›™‘Ä ½ ‹˜™,š‹› ­€‚œ žŸ¡— , š ­€‚¡—¢£ ¢£ ¤ŒŽ™‘ ŒŽ ’˜™。 ‡”¥“” 3 •, –— 5 000 kN ¦”¥§–§˜“”、 œ¨ˆ [14 - 15] 。 ˜™‹§—š“”›© ­ À‰”À,¾ÁÂˆŽ¦ Ÿ¡ û, ăÅÀÂ½ÅÆÇ»¶ œȳ •°Å,¾Æ²¸É•ÇÀ¿,ʎ ˔¥Èœ–› €‚ °¦ ÉÊ Ì 110 ~ 150 kN。 €‚ ˜€‚  ÍÎÏ 4 ‹ 5,€‚— ˘, ¸™Çš›ÌÍÐÀœ‚, žÑ€ ‚ Ò—Ÿ, ¡ 2 s; €‚ÓΩÀÑ¢£ ¦¤ Ô,¦ Ÿ¡‹€‚ÓŸ¡ û, ¥° ; €‚Ó¦ÏՖ½ ¦£ ½、š,§§¨ÇÍ, €‚ Ў © ,€,Ö¦ ª«ÑÒ• „。 ר½ŠÂÙӝÔ˔¥¬ ­€‚”¥ Fig. 3 3 2 '3 Õ¤Öר®Ÿ。 DDTS - 500 jnlmgIhiKLMN DDTS500 multifield coupling dynamical disaster test system @ABC (1) ¬®— œ ª。 ž‘ DDTS - 500 œ«žŸ‘ “”™ Ÿ¡, ƒ¢£§‹¤£ §ª 100 mm × 100 mm × 100 mm ·230·安全科学与工程 ›¯, '4 Fig. 4 pq`_QBC Process of outburst Þ4 ß ÑÚÙ,¾: ‡ˆ‰­ƒ– 349 †ž¦§ ±Ÿ²³´,€,”µ¶‡ˆ‰ž ¦§•–‹, Цˆ‰¢£­ ·¸”—˜™­¹š›。 ºœ„ž¸Ÿ, ¨ ¡»¢¼ª ½£¤¬¥¦§,‘’¨”Š©。 DDTS - 500 ‡ˆ‰ƒ– ‘ª«¾¿©, ™¬®­‘’µ¶。 : [1] [2] 5 Fig. 5 4  [3]  State of coal after outburst  14  8. 410 MPa,  0. 935 GPa, 0. 379。 (2)       ,, ,,  ,,­ €,‚€,  ­, € ‚ 13 MPa。 (3)  DDTS - 500 ƒ„  14 ƒ „ 2 MPa, 3 MPa ,­Š‹Œ †‡ˆ‰ Ž 110 ~ 150 kN。 (4)  †‡  ‘’­ †“”,ˆ• DDTS - 500 ‡ˆ‰ƒ– †—˜‘’™ ‰­ ‹Œ™ ,’ š—。 Š›œ‡ˆ‰ ­‹­‡Œž、 Ž‘、 ŠŸ’¡, ‘ Їˆ‰¢£­¤¥¦§, ­¨© ª“”­, ¢£­«¬®¯° .  ˆ‰ , °. Ä È, 2011, 10(3) : 36 - 40. ά¿.  [8] [9] «, 2012, 39(5) : 1 - 6. ­€. ‡ˆ‰ž¦§Á¤³[ J] . Ç [5] [7] ¢£±š¦­Š ²[ J] . ÃÅÆ ÉÊË, ‚ƒ.  [6] Á[ M] . ¯.   : ¼Ã, 2005. [4]  (1)  RMT - 150B  œÀ „、 †Ž ­ÌÍ‘’µ¶[ J] .  ÂÈ, 1996, 21(1) : 57 - 62. ÏÍ ‘ ’ µ¶ [ J] .   È, 2004, 29(1) : 66 - 69. „ ´, °†‡, ˆ [ J] .  ¼ Ð, ¾.  ‘’µ¶ È, 2009, 28(8) : 1674 - 1680. ˆ Ð, ‰Š‹, „ ´, ¾.  ‘’Œ­Ž¤ ˆ Ð, Ñ ‘, „ ´, ¾. ’µ¶ª“Ò ‰ Ñ ‘, ˆ Ð, „ ´, ¾. ƒ„ È, 2013, 32  [J],  ¼ È[J]. 2009, 28(9): 1804 -1809. ‘’[ J] . ÂÈ, 2012, 37(5) : 836 - 842. ‘’µª (5) : 966 - 975.   †‡ˆ‰€Ó [ J] .  ¼ [10] ”Ô•, –—˜, ™š˜, ¾. ·Ÿ [11] ”Ô•, œÕÖ, –—˜. Ï͐‰ Ò ‰¬ ‘’[J]. ›, 2014, 35(10): 2769 -2774. ’µ¶[ J] .  ¼ ‘ È, 2013, 32(5) : 960 - 965. [12] °´¸, , žŸ¡.  ‘’­× [13] ¢ £, ”¤Å, ¥ Ù, ¾. ¦  ¹º † [14 ] Ñ Ú Ù.   ‡  ˆ ‰ ƒ –  [15] Ø[ J] . ÃÅÆ «, 2009, 28(9) : 9 - 11. [J].  ¼ È, 2005, 24(10): 1667 -1673. †  “ Û Ü:  Ä, CN201410445309. 1[ P] . 2014 - 09 - 03. § ¨. ‡ˆ‰ƒ– [ D] . ª¤: «˜€, 2015. †“ÛÜ (  Ý©Áµ¶ ) 安全科学与工程·231·  27  1  Vol. 27 No. 1          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  1  - “  Jan. 2017 ”  1  , 2  , 3  (1. ,  150022; 2.   ­€‚,  150022; 3.  ƒ­€‚,  150022) ": ” ‚ƒ„ †‡ˆ。 ‰Š‹ ! , “  - ­€ ŒŽ‘’“, ”• Eulerian –—‹˜™, š› Fluent  ž - Ÿ¡—‹ ¢£˜¤,¥¦§‚ ¨©ª« µ¶·。 ¸¹º»:¼« ½¾¿ 150 mm ÀÁÂ,  œ ÅÆÇ; ,Μ ¨©ª 55% ~ 65% ,« ÈÉ“ ¢£Ï¨ÐÑ,ÒÓ« ¢ÔÀÁ。 ¬®ž ¯°‹±、²³´‹­¨ ¨©ª 25% ~ 45% , « ÃÄ ” ÊË。 ¿Ç« ÃÄÅ、ÌÍ« #$%:; ; ‹Œ¶·; ©Õ˜¤ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 01. 002 &'()*:TD745 +,-*:2095- 7262(2017)01- 0008- 05 +./01:A Numerical simulation of solid liquid two phase flow featuring combination of drainage and fast dredging in mine emergency Hao Chuanbo1 , Pu Wenlong2 , Zhang Guohua3 (1. Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 3. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper proposes a novel approach, called “ emergency drainagefast dredging” syn chronization, which could address the emergency rescue problems due to slime sedimentation jam occur ring in the flood disaster in mine roadways. The research building on fluid dynamics theory, selected Eu lerian multiphase flow model, and the Fluent software involves the simulation of solidliquid twophase fluid for coal slurry and a better insight into the distribution law behind flow field of solid particle, the pressure, and velocity of coal slimes with the different volume fraction inside the pipelines. The results demonstrate that the pipeline offers a higher transportation efficiency, if the horizontal line has a diameter of 150 mm and the coal volume fraction ranges between 25% and 45% ; and the pipeline tends to be left blocked if coal slurry volume fraction ranges between 55% and 65% . An effective improvement in the transportation efficiency and a better prevention of pipeline blockage are achieved by fully mixing coal slurry and improving the way a pipe works. Key words:mine flood; coal slime; flow pattern; numerical simulation 2345: 2016 - 12 - 09 6789: „ †‡ˆ‰Š‹(51374097;51674107) :;<=>?: ŒŽ‘(1962 - ) ,’,“”•,–—,˜™,š›œž:Ÿ¡¢£¤¥¦§、¨ chuanbo@ 126. com。 ·232·安全科学与工程 £©ª,Email:hao 12$,–:“ ¢£± - îﲌ” ;:/.-+*)( 1 % 9 ,€)µÌ’»ˆàÊð—§ËÁ:}|Ì 0  Ï,-;|µ¶È.˜;}|  , [1]  。  , ­€‚ƒ„ †‡†ˆ‰Š‹ ŒŽ,‘’“”•–ƒ„( —ƒ„˜™š) › œž。 Ÿ¡¢£¤¥¦‚—§¨©ª«: ¬ ®,,§¢£¤¥¯° ¢£±、ƒ„ ²Œ、³´ƒ„µ¶·¤¸。 ¹º»µ¤¥ ¼½,§¾®¿ÀÁÂÃďůÇÈÉ 10% ,¬ÊËÌÍÎύÐÑÒÓÔÕÖÏ×、 ØÙˆÚÛÜÝÞß、¤¥à„áÒÝâÖÂãÈÉ [2 - 3] 。 ¬, , ¢£ äåµÖ¤æç’ èéêëì—íîï±ð ñòóô;Ýõö÷± øù§,—íúöŒŽ€û¬üý› þÿ~} |,{[²Œ\]­µ^_¢£¤¥ÖÂ。 Î,,¢£±,—íîï² `ƒ„œžŒŽ|, ¿@?、îï、 ¤¥¨©。 >, “ ¢£± - ƒ„² Œ” Ú®|¤ Ð。 Ÿ¡, =<;:/.-|,„ÿ~  – ½µ+*)(, Ý;:/.-ö ¬ ´,,½-ö+ ( —ÔÕ ãÉ,„Ë}|÷́µḯ )  ; ã½+¹­,€‚¼½¨ƒ„¢ † [4] ‡áÉ­' 。 »ˆ‰Šù‹µÈӌŽ, ÍÎ ÐÑÒ-|; —}‚,„ÿ~Ó¯´È¬Ô­ÕÖ; }|È á×öµØ$–#"。 Fluent ŠùÍ!¡ÙÚÛÜÝØÞ»ˆ- [8] |ö÷0Šù,Í=<-|-ö`ß\à 。 ‚ Fluent ´,á ⠓ ã . - ) ä, å - | | Ž ) ä ( VOF) 、 æ £ ) ä ( Mixture ) µ ç è ) ä ( Euleri an) [9 - 10] 。 çè)ä¿£€}|;:/.æ£ µÌ×,éê, =<´ë Eulerian。 €}| [11] ,„ÿ~+*)( Gambit ™šâì€) µíîïÌ, ðñ 1 µ 2。 Áò‘ÿ,„ ó‡ †,,„ôõ 150 mm、 â 2 000 mm, ,„™ 1. 5 m / s; Á ò  € µ ¶ ÷  ρ öï  v 3 1 400 kg / m ,€´*¶õ 0. 25 mm。 1  Fig. 1 Pipeline model +*)(̒»ˆ;:/.-| ®“? [5] =< –。 ”•– ‘ Fluent Šùõ— }â˜× , „ ÿ ~ ª « ™ š › œ ’ Ì ’; ž Ÿ ¡ ‘ [6] – ¢£Î¤Ì’Õµ+*)(Šùõ¥¦ œ?§¨—},„ÿ~Ò÷ª«™š›Ì’; © [7] ª«– ‘ ;:/.-+*)(‡Õ, =<› 。 °±õ€ ¬®¯¢}|,„ÿ~ œžŒŽƒ„øù§,“ ¢£± - îﲌ ” ,„ ÿ~;:/.+*)(=<²&„。 Î, ³ ´ Fluent Šùõ€}|;:/.-™š+ *)(,=<È€}|¥;|µ ¶,„·¯¥˜¸、 ¹º»µï-À˜¸¼ ½,¾%ãÉ¿£,„ÿ~€}|¥•Â, “ ¢£± - îﲌ ” ,„ÿ~Àº Á»、+¸¾ÃÄ,„œžÅ,  ¢£¤¥ÖÅÆÇ。 1  È€,„ÿ~\ɬ-ö ´ 2 Fig. 2 2  Mesh generation  2 1  )(ãÉ|ŽÌ+ 25% ~ 65% €}|‚, „´øù;|µ¶Ì¼½ðñ 3。 Èñ 3 þú,ÿ ~,„-À|ŽÌ+˜¸¼½ :µ¶¥‚}| |ŽÌ+ φ 25% ~ 45% •–ûüýþ,|ŽÌ+ 55% Öÿ~ýþ,|ŽÌ+ 65% Ö}ýþ。 |Í È|ŽÌ+{ 55% Ö,µ¶Â˜ê,µ¶[\ö,È]¾^ú_µ¶`@、?>、=。 | ŽÌ+ 55% Ö,|“=¢ˆ‰<ú;,Ÿ| ŽÌ+ 65% Ö,µ¶Â˜:/;..Ëþ^ ­,,„:/“ œž” -( ðñ 3e)。 安全科学与工程·233· 10                                                                                                                               Fig. 3 2 2 3   0. 3、1. 0、1. 7 m   4。 a b c d e                          φ = 25%                          φ = 35%                          φ = 45%                          φ = 55%                          φ = 65%  Cross section of solid concentration field nephogram   25% ~ 65%  ·234·安全科学与工程  27   Fig. 4 4 a φ = 25% b φ = 35% c φ = 45% d φ = 55% e φ = 65%  Crosssectional solid particle concentration distri bution in clouds ¯›°,Å:±²“ ©³´µ - ¶·€¸” ¹§¥ƒ“” 1 ®  4 ,: ,, , ,   ,  ; 。 ,  ,  ,­€‚ƒ„  †,‡ ˆ  ­‰。 Š‹ŒŽ‘€’“”•: – †Ž— ‚,   —ˆƒ;†Ž„,—  , †‡˜ˆ‰ ‚™š ‚  ›Ž,Š‹Œ 65% ‚, œ ˆž Ž,š†ŽŸ‰ˆ  , ¡¢£¤,¥†“ ‘’” ¦。 2 3  “”•ˆ 25% ~ 65% ‹Œ– §ŒŽ¨ ©ª« 5 — 6。 11 Œ 65% ‚, š –§Ÿ¡µŸ,£‘¾                                                       a φ = 25% b φ = 35% c φ = 45% d φ = 55% e φ = 65% Ÿ‰, —。                                              5  Fig. 5 Pipeline section stress distribution curves   5 ,‹Œ 25% 、35% 、45%   ¬˜™® ¯, °±£; ‹Œ 55% — 65%  ¬˜²•°³´µ。 š§,‹Œ 25% ~ 45% ˆ  603 Pa, ˆ  •    - 65 Pa,  °  668 Pa;‹Œ 55%   982 Pa,•   - 115 Pa,° 1 097 Pa; ‹Œ 65%   2 314 Pa, •  - 112 Pa, °  2 426 Pa。  ¶  , ‹ Œ      45% ‚,°±£›œ·¸µ‰,Š‹Œ  55% — 65% ‚,° ¹µº°³´µ ,›œ·¸»°—,ž©ªŸ ¡,¼‚¥†“ ‘’” ¦。  6 , §ŒŽ ¢£‘½¾ 。  ¿¦,¤ À ,Á¥¦Â§,š§ ¢†‡¨° ; ®Ã© Đ ʼn˜, ¨°ƒª¾¦。 ¾ § «¬£, Š‹                                                              Fig. 6 6  Pipe cross section stress distribution nephogram 安全科学与工程·235· 12 » ¼ ½ 2 4 ¾   25% ~ 65%  8。   7 ¿ ­  27 à Á ;   ,     ­€,‚ƒ­,;„ 。  8   ­†       , ‡         25% 、 35% 、45% ,€ˆ‰‚,  a φ = 25% ƒ„, Š 0. 932 m / s;  55% 、 65% ,  Š    0. 982 1. 118 m / s。 ‹†‡ 55% ,  Œˆ,Ž‘‰“ ’“” 。                             À  7 , 25% 、35% 、45%  45%  , 65%  , ,                             À         b φ = 35%                                                                              Fig. 7  3 c φ = 45%       Fig. 8 Pipeline section velocity distribution curves   (1) Š‹ “ ”•– - —˜™ ” š› œžŒŽŸ, ‹¡¢£¤™’“¥ ”•œž ‘,¤¦§¨‹’©ª、 —、 “ ‘œ。 (2) †« / ”  25% ~ 45% ¬•–—,  ®˜™­ š›œ¯¡žŸ¡、 ¢£、 ¤ °; 55% ~ 65% d φ = 55% ®˜±™‰¥² ‰“ ’“” 。 —,  ,  °³ (3) †«´°¦µ‡ 55% 、65%  ,  25% 、35% 、45% Š  668 Pa;        ,¶”°¦ 1 097 2 314 Pa,°¦• § ,° ¦ ƒ „ , ¨Œ·。 ,  ©ª 150 mm ¸¹ º, 25% ~ 45% ¬, «‘° e φ = 65%  7  Pipe sectional velocity distribution in cloud ·236·安全科学与工程 8  ¦¬®™,†«¯™¡。 (4)  25% 、 35% 、 45% , (  25 ) Í1 Î ,  。  [2]  ,   ,   .              [ J] .  ­ €‚, 2009, 26(2) : 127 - 139. [8] , †‡, , ˆ. ‰Š‹ ƒ„ 433 - 439. [3] ”, •–—, [4] ƒ„ , ˆ. ˜Š™šŒ‰ ›­’ƒ„ , 2001. †‡ˆ, ƒ ‰, †‡, ˆ. šŒŠ£ ¨™˜Š[ J] . ›€‚, 2015, 40(3) : 588 - 595. ‹ Œ, ©Ž‘, ’ “, ˆ. ”¢•¡ ¢ªŽ‘[J]. ’“€€‚, 2013, 42(6): 982 -988. Xiang Xianwei, Zhai Cheng, Xu Yanming. A flexible gel sealing material and a novel active sealing method for coalbed methane drainage boreholes[ J] . Journal of Natural Gas Science and Engi Ž‘ [ J] . ’“€€‚, 2016, 45 ( 3 ) : Œ­ [5] [6] [7] : [1] 25 •–—,ˆ:šŒ¢ª neering, 2015(26) : 1187 - 1199. [9] Ž‘[ J] . ›, 2009(10) : 96 - 99. –—, •–—, ‹ Œ, ˆ. ˜™¢™ ¢ªš› [ J] . €‚Ÿ“€€‚, 2013, 35 (5 ) : 572 - 579. , œ, žŸ, ˆ. ¡š™ ¢[ J] . ›€‚, 2010, 35(7) : 1155 - 1159. £. ¤¥¦ ­Š‹™ž§[ M] . €‚:  (  )  檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 (  12 ) «œž¬®Ÿ¡, ¢£¯¤¥, ¦§ [5] ¯¤¦«¨§ 0. 982 ´ 1. 118 m / s。 ©ª°¡ [6] 0. 932 m / s; °¡±«²§ 55% 、65% ³, ¢£ ±«²§ 55% ³, µ¡«¬«¶; ¡± «²§ 65% ³, ®¯µ£·¸¯, ¹ [1] , , „, ˆ.   [2] [3] [4] м½ [7] , ,  , ˆ. þĹ , , , ˆ. þ‰´µ¶±¡ ³¡[J]. ¿ÀÁŸ“€€‚, 2016, 26(3): 251 -255. †š,  ·, ­€‚, ˆ. •¡ƒ„ [ J] . ’, 2006, 15(7) : 57 - 59, 66. †‡«· †² •, ˆ. Ǻ»¼½ –—ƒ„ †˜ Œ[ J] . ŸÈ‚, 2014, 32(24) : 51 - 55. ••, ™ š, †›œ, ˆ. ¾žŸ¿ƒ„¡ ¢Àɐ²‡Ž‘[ J] .  † ¡¢€‚, 2013, 13(6) : €[ M] . €‚: ¦œ­’ƒ„ [8] £‡, ¤Á¥. ­ [9]  Ê ¹,  § ¨,  © ª, ˆ. «  FLUENT6. 3 ¯  « · , 2009: 112 - 134. ¯¡ [ M] . €‚: ¬€­’ƒ„ , 2009: 1 - 68. [10] ‹®, ¯°±, ²‹³. Ë [11]  Ž ‘[J]. ¿ÀÁŸ€Â€‚, 2012, 22(6): 549 -552. ¹, † 73 - 77. °±¾² ³¡[J]. ¿ÀÁŸ€Â€‚, 2013, 23(1): 1 -5. ’“, ”  º»“ ” Ÿ¡。 : ˆ‰·, Š‹, †Œ, ˆ. ƒ„¸Ž ‡[ J] . ‘“€€‚:ÅÆŸ€„, 2012, 36(6) : 36 - 43. †²‡ [ J] . ´Á“€€‚: ­€„, 2006, 40(5) : 858 - 863. µ, £¶Ì. ¯¡ - ¡®¯²‡[ J] . ¬­ €‚, 2001, 52(1) : 1 - 12. (   ) 安全科学与工程·237·  27  4  Vol. 27 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  7  July 2017    1  , (1. ,  2  150022; 2.  ­€‚ƒ„,  150022) ! ": , “  -  ­” €‚ƒ„ 。 †„ ‡ˆ‰ - Š‹ŒŽ‘’“”•–—˜, ™š Gambit ›œž„Ÿ ¡¢£¤,¥¦§¨„©,ªš Fluent «¬„®¯°€±²¢³、 ´µ‘¶·¸¬¹‰Š‹ ŒŽº»¼。 ½¾¿À:´ ÁÂÃÄ´µÅƌ、 Ķ·ÅnjÈ。 ´µÉÊ,  ˺‰º’“ÌÍ、ÎÏ ÉÐ,ÏÑÒÓÉÐ;¶·ÉÐ,´ ÔÕÖÉÐ、×ÏØÉÐ。 ÁÂÛ³ÜÝ´µ 250 mm、¶· Þßà 15°、˺ʈ 45% 。 #$%:; ; ; ‰ - Š‹ŒŽ; ³á„® doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 04. 008 ÙÚ´ &'()*:TD745 +,-*:2095- 7262(2017)04- 0359- 07 +./01:A Simulation of law underlying solid liquid twophase flow for rapid desilting of coal sludge in pipeline transportation Hao Chuanbo1 , Pu Wenlong2 (1. Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is aimed at addressing the key problems of how flood coal sludge in mine flood affects the emergency relief of the roadway and proposes the new mode of synchronous disaster relief: e mergency drainagerapid desilting. The study based on solidliquid twophase flow and particle dynamics theory is focused on using Gambit of 3D modeling and mesh to choose the eulerian model and using Flu ent software to simulate the different coal volume fraction, the diameter and angle under the condition of solidliquid twophase fluid. The results show that the efficiency of pipeline is negatively correlated with pipe diameter and positively correlated with dip angle, suggesting that the smaller diameter contributes to a greater effect on the collision and squeezing of coal slurry solid particle, with the resultant greater pres sure drop loss; the larger tilt angle leads to the larger outlet elevation and the greater total pressure differ ence; the optimum parameters of the pipeline are: the pipe diameter is preferably 250 mm, dip angle should be about 15 °, and the concentration of coal slurry should be below 45% . Key words:mine flood; coal slime; solidliquid twophase flow; numerical simulation 2345: 2017 - 05 - 14 6789: †‡ˆ‰Š‹Œ(51374097;51674107) :;<=>?: Ž‘’(1962 - ) “,”•­–,—˜,™š›œž,Ÿ¡¢£:¤¥¦§¨©ª£«¬、¤®­€¯,Email:hao chuanbo@ 126. com。 ·238·安全科学与工程 360 0 2  3 4 5 Ò ‚ " " 6 27 7 $ ©©ª«éÑ,é¾ù¬®¯°˜±²³Ñ,¢Ãé ê´`µ¶›é·‹;(3) ¡ÛÑ¸ë¢   、 。  ©¹¶,ºÃÉ»®¼|¾½;(4) ÛÑ ØÙÚ×Á¾¿ÃÀŠÁÂ;(5) ÛÑ ØÙÚÃê®Ä`% ÅÆ。  1 2  ÇÈéÑê¬ÉÊËÌ®ÍÉ\。 ÍÉ \ÍΩÏÐ,ÑÒÓÔéÕÖ|?馮 ­,€‚ƒ„ †‡ˆ‰Š‹ ,Œ­Ž。 ‘’“” 80% —˜™ •–, › œ 、žŸ¡¢£ [1 - 2] š 。 ¤, ¥¦Š§¨©ª«、¥¦、¬  ®Ž  ¯°±²。 ³˜¤, ´µ¶· “  ˆ - ¥¦Š ” ¸¹º»¼, ½¾‡ˆ ‰Š¿ÀÁÂ, ÃÄŨÆÇ¶È É Ê¬ËÌÍÎÏ。  “ ˆ - Š” ¸¹ÐÑÒÓÔÕ,  `  ¾ ½ ì í, : Ä Å × Í Í É \。 Ÿ FLUNT à,ج 3 ƒèéù¬, ºéÑÑù¬ ( VOF) 、 Ùù¬( Mixture) ®ÍÉù¬ ( Eulerian) , ÃàÙ [9] Úù¬´Í˜çèéۃèé 。 ÍÉù¬Ü éÑàèÙ®?,—|ÎÈ,Üùú ®åæçè。 1 3  ֚׈ØÙÚÛÑ。 ©ÜÝØ ,ÞߨÙÚ×Áàáâ, ÙÚ ³˜Ýޜž, ÛÑçèé¤ßéÑê@ "‹à,ºáâ‚ã¹¶í, º‰Šã¹¶í、 ãäÇØÙÚÛÑ¥¦Šåæçèéê ëìíîïÄÅ。 ðñ,ÄÅåæçèéÑØÙÚ êŠã¹¶í®ÑŠã¹¶í (1) ‰Šã¹'Á òëóô©õö÷–®„øùú。 —˜åæçè éêòëûÃüý,õöþØÌ–ÿ÷éê~„}| ‚( {[\]^Øö_ÛÑ`@?>®¦|?>=<) ;¨:È,/]̖„‘¬.,-,+•–¯* [3] )Í^.( 。 ® ,̈́øùú?åæçèéѧ¨ Í Fluent  Ç Û ØÙÚ±²îï?, ©Ð«ºÄÅóô。  [4] [5]  ?\®„øùúÇȍ| « ÛØÙڛ@±²îï?。 [6] ­€ Íåæçè鄸ùú'\ÄÅ‚ [7] Í Fluent ƒ„ÛÑØÙÚòë。 &¿% ùúÙÚØ© =†、ØÕ© 150 mm ‡ ˆ¸‰Š?„åæçèéÑìí。 ‹ Œè¯ÄŎ‘,’LJ ˆ,“ ˆ - ¥¦Š” ØÙÚåæçè „øùúÄœ¬$。 [10 - 11] 。 ρ  + ( ρu i ) = m S , t x i )à:ρ———ä|,kg / m ; t———É»,s; u i ———'!Þ¦|?Š,m / s; 3 (1) x i ———i '!Þåæ,m; m S ———‰Šç0, ºÒ?èéêèàëì ^íî0‰Š,kg。 (2) êŠã¹'Á   ρ τ ij + + ρg i + F i , ( ρu i ) + ( ρu i μ j ) = t x j x i x j )à:u j ———i '!Þ¦|?Š,m / s; x j ———j '!Þåæ,m; (2) τ ij ———@Š,N / m ; g i ———i '!ÞË@,N; F i ———i '!Þ1_Ñ@, ºË| ( ïð 3 ù¬Ãñ诊) ,N / m 。 (3) ъã¹'Á 3 1  1 1  k ( ρT) + div( ρuT) = div( gradT) + S T , cp t —˜ØÙÚ#””Ãéêòëüý ë,ðñ•[\–]ØÙÚ±²—˜™。 ©' š, ù ®  ,  ¤, , ù ® ?    É š › œ [8] ž :(1) ŸØÙÚÉ¡ÛÑ¢©£‰¤Ø é¥;åѦ§ 辨;(2) ¡ÛÑ¢ (3) )à:T———¼|,K; u———¦|,m / s; c p ———òÀó,J / ( kg·K) ; k———éÑ¿Àô„,W / ( m2 ·K) ; 安全科学与工程·239· ¤4 ¥ ¦§¨,†: ©ª«“”†‡ 361  S T ———, ,J。 1 4      v0 = 1. 5 m / s;         1 400 kg / m3 , 0. 25 mm,   70% ­。 ­€‚ƒ „   Gambit   , 1、2  。  Fluent 2   ,  Fluent   †‡ˆ‰€、 ‚、、ƒ„ Ž‘ ’‰“” [7] —Š‹ †‡•– ,˜™šŒ›、 Œ›ƒ„Ž‘, ’    1  Fig. 1 Pipeline model †Š‡‹ˆ。 Œ “”œ †‡。 2 1  2. 1. 1   “” • 25% 、35% 、 45% 、55% 、 65% Ž  ‘ Œ ›   ( D = 150、 200、 250 mm) –、 ˜™Ÿ€,š¡›œ  2  Fig. 2 Meshing  1、2 ,                        D = 150 mm Fig. 3                       a D = 150 mm Fig. 4 ·240·安全科学与工程  0) ¢   b  D = 200 mm ƒ„ 30°、  ž¢。 ¡Ÿ¡ƒœ¢ 4,¡Ÿ¡¤ 5,¡Ÿ¡¢  3                      6。  ( £    c D = 250 mm c D = 250 mm  Distribution of volume fraction in different pipe diameter                                              55%  3,£Ÿ¡ƒœ¢ 2 m,  a ƒ —ž†‡。 4                         b  D = 200 mm     Distribution of volume fraction of cross section of different pipe diameters  362 ¦                                     a D = 150 mm '5                        D = 150 mm Fig. 6 2. 1. 2 © b '6  ® 27 ¯ ¬                                     D = 200 mm                         b  c D = 250 mm D = 200 mm c D = 250 mm    YZR[&`a\h(d  ,     ­。 €‚ ƒ,,   „,   « Flow velocity distribution in different pipe diameter 。 (1)  3 ,   « YZR[&`afg(d  ,   ,    、    , ª Distribution of cross section pressure in different pipe diameters  a ¨                                       Fig. 5                      § ¹ ƒ”•º‘™,»¼½¢¾ 1。  £¤²¥¿¾ 2。 Table 1 £ / mm  i1 jkX(Mlm Classification and parameters of strata  / Pa w = 25% w = 35% w = 45% w = 55% w = 65% 150 ~ < 200 128 129 127 356 636    ­、€‚、ƒ。 (2)  4 ,   „ †‡, 200 ~ < 250 77 78 75 108 380 ˆ†‡ˆ‰, Š ƒ‰Š ‹Œ‹Œ,ŽŽ‘ ‘’、 “‘ ;   ” ,’•Ž‘ ““‘  i2  –—˜‘™。 €‚” ƒ š ›œ”•–— 。 žŸ,   ¡ž ¢£,” ƒ, ¤¥ ˜¦™§¨©( ª 𤥛 ) , Š˜© ˆ¦™§¨。 «€ š›œ”•, ¬  ž ®¦™§¯ˆ。 (3)   ”—˜ °ž±¤¥ ,œ• ˆŸ†²‘©。 € ‚”  †š›œ–—Š¡,³ ” ,™§´µ¶·  ´¸ Table 2 YZnopqrR[Mfstu#v Relationship between different concentration in terval and tube diameter and pressure difference w/ %  / Pa D = 150 mm D = 200 mm D = 250 mm 25 ~ < 35 411 410 409 35 ~ < 45 403 405 408 45 ~ < 55 660 431 398 55 ~ < 65 1 538 1 258 986  1 , ¤¥š› ( w ‡ 25% ~ 45% ) , 150 ~ 200 mm “ 200 ~ 250 mm £, 安全科学与工程·241· —4 ˜ ™š›,¡: œŠžŸ¡ 363 ‰ŒŽ­‡ˆ ƒ†‡„;( w  45% ~ 65% ) , ˆ‰­  1  2 Pa,  ; ( w  55% ~ 65% ) ,   150 ~ 200 mm  200 ~ 250 mm , 280  272 Pa,,  , ­。 2 2 。  ,    50 mm  ,  200 mm  250 mm  2. 2. 1  Š „†    ,       150 mm    200 mm, ‡ˆŠ 25% 、35% 、45% 、 55% 、65%  ‹Œ‰Ž、‰Š‹ 、。  2 ,   ‘€  1 Pa,€ › 10。 ŒŽ。 ‘’’, ““”•–  55% 、  150 mm ‡ˆ—。 “ ,  ( w = 25% ~ 45% ) , ­ 400 Pa ,                       ­€,­‚‚ƒ„                         a θ =0 Fig. 7                        θ =0 Fig. 8                      8                                   θ =0 Fig. 9 ·242·安全科学与工程     b θ = 15°                         c θ = 30° c θ = 30°    b θ = 15°                           Distribution of volume fraction of cross section of different inclinations  a ˜™”•š› 7, œ˜™”•š› 8, “˜ ™ž† ( – Ÿ  †  0 ) š › 9, “ ˜ ™ ‰ Š š Distribution of sectional volume fraction in different inclinations                        a 7                                        b θ = 15°     9  Distribution of sectional volume fraction in different inclinations c θ = 30° 364 ½                       a θ = 0° Fig. 10 2. 2. 2 ¿                        ¾ À Á ­     b ' 10 θ = 15°  ,   ; ­,  €­‚, €‚­。 ƒ‚„ , †‡ ˆ,‰ А‹Œ ­, Ž ‘’“”。 (2)  9 ,€ ‚–—ƒ„。 „—˜ ‡ˆ ›•‰Š,œ ”™ ­, • †, š •žŸ­‹“”, ŽŒ­。 Œ­,‰‘’¡ ™£•Œ¤¥”•, –¦ А‹Œ§¨Œ, •˜” ¢“›• Œ ©。 (3) ‘ ™šŽ›œ †‹,θ = 15° ˆ θ = 0° ˆª 200 Pa  30° ˆ θ = 15° ˆ ª 190 Pa。 ž, Ž ‹ „Ÿ™ Ž ;θ = , 45% ˆ 45% ˆ Table 3 Elationship between different concentration inter ­, ± , †       ­ ±‹ ­。 „³, —“” 45% 。  µ¶š·¸ ¹¨‡º,„³,»¼ 15°  ,­,© i4 Table 4 θ / ( °) 0 15 val and dip Angle and pressure difference w/ % ‚ ±‹ ‹´,Œ Ь‚® ®, „†­¤¥ YZpqMwxrfs#v ‚ ( ž 4) , ƒ ­;²š,  ¯°,ª˜ ”™ † « ,ž 3。 i3 θ = 30° 。  11 , €§ «¡¢、 £  “ c (4) ¦š 。 (1)  7  8 ,  ‰—  Distribution of volume fraction of cross section of different inclinations  Œ­,   YZwxe`abc(d   Ä 27 Å Ã                      ,       、         / Pa ±­。 YZRSwxyYZz{(mRSf| Pressure drop of different volume fraction under different pipe inclinations p / Pa w/ % ª ˜  25 574 - 38 612 35 622 - 64 686 45 671 - 92 763 55 982 - 115 1 097 65 2 314 - 112 2 426 25 1 080 - 22 1 102 35 1 328 - 37 1 365 45 1 575 - 53 1 628 55 2 098 - 68 - 69 65 3 628 - 69 3 697 θ = 0° θ = 15° θ = 30° 25 1 548 - 10 1 558 25 ~ < 35 16 220 411 35 1 984 - 19 2 003 35 ~ < 45 19 217 403 45 2 412 - 28 2 440 45 ~ < 55 260 472 660 55 3 121 - 37 3 158 55 ~ < 65 1 153 1 350 1 537 65 4 839 - 38 4 877 30 安全科学与工程·243· á4 â 365   ¸¹º,•:ƒ†‡“ˆ‰Š‹ŒŽ‘“–ύ   ­ž„°‰, ˜§•¤–‰›   ƒ。 (3) ±¤ƒ†‡²,    –› 45% , ƒ 15°, ƒ„—     250 mm ³,   ˜­´‚”。 µ, ±¤ ,¶·ƒ,˜    ­€ ˆƒ —Œ。     11   :  Fig. 11 3       Changes of quality fraction and pressure drop un der different pipe inclination conditions [1] [2] [3]  ¸¹º, “  -  ”  ,  , FLUNET  ‚、ƒ„ ­€ ƒ†‡ˆ‰Š‹Œ€Ž‘, ’。 (1) ƒ„“­€ŒŽ‘:  ƒ„ ”, [5] • –“—˜ [6] [7] [8] 。 ™š›ƒ„œ, ƒ˜ [9] žŸ。  ˜­¡€ ‚„‚¢„‚ ,£ ‡ –‚¡ƒ –‚¤ ƒ‚† ”。 (2) ƒ“­€ŒŽ‘:  ƒ ˆ,¥¤¦ ”,—˜§¨©” [10] [11] ™½° [ M] . ¸¹º, š¿. ÀÁÂӛ [ J] . ÄÅÆÇÈÉÊÉË, 2012, 22(6) : 549 - 552. ­€. †‚ƒ„Œ“Š‹Œ[ J] . Ì, ,  [4] ¼ : ¾, 2016.   ».  ÉË, 1995, (4) : 1 - 12. œžŸ, † Í, ¾Î‡. ˆ¡­¢£¤ƒ†‡–ύ [ J] . Љ”ÉÉË( ¨©ÇÉ) , 2012, 36(6) : 36 - 43. š¥¦, Š, ¾ §. ¤‚¨©Ñª«ˆ¡­ƒ †‡«§™[ J] . ÇÈ®Ë, 2014, 32(24) : 51 - 55. ¬§®, ‹ Œ, ¾Ž‘. ’¯°ˆ­€ƒ†‡•ÒÓÔ –ύÂÃ[J]. ÐÑ Õ“ÉË, 2013, 13(6): 73 - 76. ¸¹º, ”±Å, š¿. “ - ”“ˆ‰Š ‹Œ–ύ[J]. ÄÅÆÇȔÉÉË, 2017, 27(1): 8 -12. ” Ö. ² ‹ Œ € × § É [ M ] . , 1993. : ¤ • Ø •   –—˜, ™š›, šœž. ˆ‰Š‹ŒÙÚÛÜ¥³Ý [ M] . : ÇÉ, 1991. ³, Ÿ¡Þ. ¾¦Œ€§É[ M] . , 2009. : ¢ß¾ ¬—, ¬£¤, ¥˜¦. ´à FLUENT6. 3 Œ : µÉ¾, 2009. [ M] . ƒ¤。 ‰”Š˜‰”, ‹œŒ ª§“‹¦«§‰¬®Ž‘, ’‹„œ“”“¯ ·244·安全科学与工程 (    )  26  4  Vol. 26 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016  7    1,2,3 , July 2016  1 , 4 (1.  ,  ­ 150022; 2. €‚ ƒ„ †€‚‡ ˆ‰Š‹Œ, €‚ Ž‘ 411201; 3. ’“„”( •–) —˜™, •– 100083; 4. š‚› ™,š‚ œž 454003)    9101 ! ":, ,  0、8、12、160、 20、24 kPa , ­€‚ƒ„ Fluent, †‡ˆ‰Š。 ‹ŒŽ:‘’“”•– —˜ ™š›”•–—˜œžŸ¡¢£¤。 ¥˜¦”•§¨©ª–£¤« ˜¦ ”•¬,®¯ —˜˜°¥˜¦±²¬;‘’³„´”•µ¶·ž¸¹ > ˜ª¦ > ¥˜ª¦。  12 kPa ,”•µ¶·ºžˆ 87 m,µ¶· »¼–“ ½¾” 。 12 kPa ¿À¾,¿À¾ÁÂÃÄŜư²Ç, ¿À¾ÁÈÃÄŜ ưÉÊ。 ËÌͪÃÄŜΔ•µ¶·,9101 ªÏÐ  12 kPa ÑÒ。 #$%:”•; ª; µ; ‡ˆ‰Š doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 003 &'()*:TD712. 6 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0362- 06 +./01:A Numerical simulation of drainage negative of high alley pumping effect on the goaf air leakage and spontaneous combustion zone LIU Jiajia, WANG Dan1 , GAO Jianliang4 (1. School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Hunan Key Lab of Coal Safety Mining Technology, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan 411201, China; 3. School of Resources & Safety Engineering, China University of Mining & Technology( Beijing) , Beijing 100083, China; 4. School of Safety Science & Engineering, Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003, China) Abstract:This paper is aimed at preventing the spontaneous combustion of residual coal by studying Face High suction tunnel drainage negative pressure on Gob Spontaneous Combustion and influence using computational fluid dynamics software Fluent, combined with No 9101 in a Shanxi mine. The results show that the negative pressure of 0, 8, 12, 16, 20, 24 kPa in the drainage is the condition favorable to using a physical model and numerical simulation; different drainage negative pressure has a significant impact on the goaf leakage air flow field distribution and the minedout area air leakage; Gob Spontaneous Combustion widths under different drainage negative pressure are central > inlet side lane > return airway side; in the case of negative pressure drainage of 12 kPa, an average Gob width is 87 m, referred to as the “ pits” of the spontaneous bandwidth curve. An increase in the suction drainage pressure is accompa nied by a gradual increase in the net gas drainage scalar of the high pumping lane is, but there occurs a threshold of 12 kPa preceded by a faster growth of the net gas drainage scalar and followed by a slower faster growth of the net gas drainage scalar. The comprehensive consideration of the net gas drainage sca lar of high pumping lane and the bandwidth of goaf points to the conclusion that the optimal suction drain age pressure of high pumping lane is about 12 kPa in the 9101 working face. Key words:goaf; high alley pumping; spontaneous combustion zone; numerical simulation 2345: 2016 - 06 - 07 6789: ƒ„ †€‚‡ˆ‰Š‹Œ Ÿ¡¢—£¤¥( 201502) ;“¦§¡¢¤¥(51474219;51174079) :;<=>?: ¨©©(1985 - ) ,ª,š‚‡œž«,¬®,¯°±²³,±²´µ:„¶·›¸†、¹º»¼½¾,Email:liujia jia8803@ 163. com。 安全科学与工程·245· (4 . 363 '&&,Š:ñò¶ÛÜÝޘûüê>= Žº¸›¼È§½ 40 m,¼ÈæÞ»¼ 0  30 m,¨¢©ªß«¬§®¯ Fluent µ¶  ñò¶ÛÜÝޘúûü>= 。     。 , ƒ„ ­€‚、 †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘, ’“” •–•—˜。 ™š›œž†Ÿž ,‰¡¢œž。 £¤, ¥¦§¨ ’©ª«¬®¯°±。 ²³´Š [1 - 4] ª«。 1  1 1 9101  9101 °±©› 91 ܰ°±©, °±© ±ç› 2 ²ê, ¡ç›³´µ, -ç 9102 °± # µ¶œž·¸¹Žº¸ ( »¼、 ½¼ ) ©,,盶+Í·¸,°±©¹ 285 ~ 525 m, ®ª«;²Š °±©æÞ [5 - 6] ª«®¥¾¿­ €,ÀÁÂÃÄÅÆÇ¥¾¼ÈÉ “ V” ÊËÌ, ¥¾¼È› 30 m ƒ­€¹Ž;ÍΊ ¾¿™ [7] ª«®¦ Ï, ÀÁ¦¾¿™ÐÑÁ ¢ґ; ÓԊ ØÙÚÛÜÝÞߔ [8] ¶ 、 ՏÖ× ®ª«, ÀÁ ìÜ¥,íÄÆ–î,ïðã䏐 Æ 335 m,½Æ 5. 85 m,›¾ Ã,ÛÜĶÅÆâ 28. 33 m / min。 3 1 2  ÇÈ 9101 °±©/£ØÙÓÉÊË¿, ÆÌ 300 m、 °±©Ÿ¼ Ûܜž å·¸’æÞçÛÜèéêë Æ› 1 400 m, *,°±©¿â 15 000 t, ¢*ÀÁ  ÛÜÝÞâãä 54. 7% 。 àá °±©Ÿ¼ Æ 1 600 m,º» ƛ 335 m, ÆÌ 30 m、 ƛ 5 m、 Æ› 4 m, ° æÞ ±©ƛ 5 m,Æ› 5 m,ƛ 4 m, ñò–óô, õö ƛ 3 m。 ÛÜÍÂêÆ› 23. 4 m, èéê ÷øãäÛÜÝÞ, øäùÛÜúûü™ ƛ60 m,ÎÏÐÑÚÒê‡ ˆ|, Ë¿ÓÔ ýÏ,þïðÿ~ñò–}|ÛÜÝ ÛÜÐÑÚÒê>=,ÓÉÕÊË¿,–Ö Þ,{ø[\°±©˜ÛÜ]^,_Ñ 1 ר。 `@,?ÆÂ†Û Üúûü、 >=。 ’º [9]  ª«®    ·¸º¸¶­€†ÛÜúûü >=,ÀÁ·¸’ 40 m ƒ, ™Ð º¶ÛÜûü ‰, >=, “½¼• ê•, ÛÜûü ϕ;  1 Fig. 1      ª«® [11]   [10] Á†<;   ¸¶ÛÜúûü>=©, Š      9101  Physical model of 9101 working face and gob Šª«®º¶ÛÜûüê >=。 ’ñò¶ÛÜúûü >=©’‘, [12] ­€Š ÇÛÜûüƒ„ËÌ; ñò‡ ’š‚ Â, †› ¶ÛÜûüê>=ˆ|™Ð‰ [13] Š; ‹ŒŠ Ɔ ŽÅÆ>=, ÀÁ™Ð‘’ÂÃÄ ª«® Տ¶ÛÜÅ ]^“”,†›ñòøãäÛÜ êÆ。 «•ñò¶ÛÜ Ýޘúûü>=–—,˜™ š›œª«。 ž¨Ÿ„:¡¢ 9101 °±©/£ØÙ,’ ¤.¤¥°±©¹Žº¸; ·246·安全科学与工程 Â, ¦¹ 1 3  ÎÏÛÜÙÚÛÜÝÞ, Ž«ßßà šáâ,ßÛ܎«ßßßã。 Û Üß«ßߘºä儿çÏ?、ßâ?、 ýâ?†èš»ºéê?, ÇÈÛâéê †ëß),ÓÉÛÜèšì?èï [14] ¢Êí :  ( ρnφ) ( ρnuφ) ( ρnvφ) ( ρnwφ) + + + = (Γ x y z x t  nφ  nφ   nφ ) + (Γ ) + (Γ ) + S, x y y z z (1) 364 ½ ¾ ¿ À :φ———, u、v、w、T ; Á ¹ Â Â Ä 26 Å Ã n———; 2  S———。 2 1 VWXYZWD[\]DEF^_G`a Γ———;  φ、Γ、S    k -ε ,  。  : μ t k ( ρku) ( ρkv) ( ρkw)  + + = (μ + ) + y z x σ k x x §­¼†‡‡‰Šˆ ¨‰Œ ©ª«, ™½¬ž†‡¾¿‡‰Šˆ (0、24 kPa,z = 2 m) ‡ˆ— ®‰Œ©À­“, Á 2 ÃÄ。 μ t k  μ t k  ( μ + ) + ( μ + ) + G k - ρε, y σ k y z σ k z  (2) μ t ε ( ρεu) ( ρεv) ( ρεw)  + + = (μ + ) + x y z x σ ε x   :k——— ε——— μ———  (3) ,m / s ; 2  μ t ε  μ t ε ε  ( μ + ) + ( μ + ) + ( C1ε G k - C2ε ρε) , y σ ε y z σ ε z k  2 ,m / s ; μ t ——— 2  3  ,Pa·s;  ,Pa·s ;          。 μ t = ρCk / ε, 2  : C1ε = 1. 44, C2ε = 1. 92, C1u = 0. 09, σ k = 1. 0,σ ε = 1. 3。    NOPQ  ( Velocity - inlet) ,   2. 6 m / s, ƒ 0;„ ˆ   ­ 21% ,€‚ ( Out - flow) ;†‡   ( Pressure - outlet) , †‡‡‰Š ˆ­­ 0、8、12、16、20、24 kPa,   ‹‰Œ€ Ž‚€Ž( Interior) , ‰Œƒ„‘ ‡ˆ ( u = v = w = 0 ) , ‰ Œ  € ‚ ‰ 0. 47 m3 / s,Š C ‹ŒŽ‘‰Œ€‚‰ †€Ž  Fig. 2 ’’ ‰Œ“”­“•”。 1 5   a 0 kPa k G k ——— 1 4  ™™šž›Ÿ¡¢£¤¥¦­,œ™™š€ b 24 kPa VWXYZWD[\DEF^_bc High suction tunnel different vacuum extraction conditions leakage air flow line of gob  2 ¯°± LRJSTU •–—–˜ —,‰ Gambit ˜™šˆ˜›œ '2 ©  , †‡‡‰Šˆ‰Œ Ųª«, †‡€‚‡‰Æ§‰Œ ©À­“ÇÈ, ‰Œ† z = 2 m Ÿ, • އˆ’§¨‡ˆ,œž Fluent ©šˆ›ª ³‰Œ‡‰Šˆ 0 ’ 24 kPa Ÿ,‰Œ© ©,©Ÿ‰« ¡›¢, À­“Çȴɵ¶, ·•„³‰Œ†‡ £†¬,’‰®¯°¥,‰± ¤²³©¡’´µ¶·¸¡ ¡›¹º ©,‹ˆ¥¦» ‰ PISO ©¡ [14] 。 ª«¸ÊŲ, †‡‡‰Šˆ0 kPa Ÿ, ¨‰Œ©¹‚­Ëº»¼¤Ì„ ,·‡‰Šˆ 24 kPa Ÿ, ¨‰Œ© 安全科学与工程·247· £4 ¤ 365 ¥¦¦,§:¨˜™© ,, ,  。  3  ,  ;,  ­€,‚ ,ƒ„ 。   ,    。  €  ‹Œ Ž‘’,  0、8、12、16、20、24 kPa “,       ˆ‡ 0. 79、1. 43、1. 57、1. 84、2. 04、 2. 25 m3 / s, , ˆ       ‡, ”•ƒ„–—˜™ š。  2 2  Different drainage under negative pressure working  2 m “ ,  3 ,                                   e 20 kPa    4   Fig. 4        d 16 kPa        f 24 kPa  High suction tunnel different vacuum extraction conditions oxygen concentration distribution of gob ·248·安全科学与工程                                                            c 12 kPa               b 8 kPa          a 0 kPa                                                      ¡¢ ,­ 4 €‚。                 ›œ ,ž–—˜™›Ÿ 。 z = face leakage along wind speed distribution      Fig. 3    А         3 †‡ ˆ‡ , ‰  366 Á Â Ã Ä  4 ,    ,  Å ¬ Æ Æ È 26 É Ç ŒŽ•Ÿ› 124、139、139、152、157、161 m, ªƒ©‹ŒŽ•   Ÿ › 16、46、35、36、37、  38 m,, ‹ŒŽ•  ;  ­  ,€‚ƒ„, “ *²” 。 ‘ 5 ‹ŒŽ•£“”, , 10%  18%   ,,   10%  18%  ,        ,  † ‡  ˆ  ‰ Š 。 ¬, )› 12 kPa °, ‹ŒŽ• ±¡› 87 m,¢›‹ŒŽ•£ Ÿ› 8、16、20、24 kPa °,‹ŒŽ±¡• 92. 5、94、97、99. 5 m +’, ž,, ¤¥³  ‹Œ´‰, › 12 kPa °, ‹ Œ¦§µ—。 ‹ŒŽ‘’“” ­ , ‚ƒƒ€‚ƒ•。 2 3 WD[\]VWXstWDuDEFhiG]v !–—„˜™ , š‹ŒŽ –,  ¶· ³ ‹Œ™¨ ,ž,,‘©¸-./¶·0¥‹  ≥ 18% ›†"Ž, š 10% ≤      < 18% ›‹ŒŽ、 < 10% ›#$Ž, ›œžŸ‡ˆ¡‰ ‹Œ Ž¢£¤¥,Š‹¦% § ¨‹ŒŽŒŽ,‘’ 1 “”。 8 12 16 20 24 ‹ŒŽ• b  VWXYZWD[\DEFhijkqr High suction tunnel different vacuum extraction   conditions three - band range of gob  / kPa 0 ¶·7¡ Q ,‘ 5 “”。   • / m  †"Ž / m ‹ŒŽ / m #$Ž / m žƒ© 0 ~ 102 102 ~ 226 > 226 ªƒ© 0 ~2 2 ~ 18 > 18 žƒ© 0 ~ 135 135 ~ 274 > 274 ªƒ© 0 ~ 84 84 ~ 130 > 130 žƒ© 0 ~ 153 153 ~ 292 > 292 ªƒ© 0 ~ 100 100 ~ 135 > 135 žƒ© 0 ~ 158 158 ~ 310 > 310 ªƒ© 0 ~ 104 104 ~ 140 > 140 žƒ© 0 ~ 161 161 ~ 338 > 338 ªƒ© 0 ~ 105 105 ~ 142 > 142 žƒ© 0 ~ 179 179 ~ 340 > 340 ªƒ© 0 ~ 106 106 ~ 144 > 144  –— 4 ’ 1 ,  ,  ‹ŒŽ“«’ ˜¨‹ŒŽ•–—¬žƒ© > ª ƒ©,™šžƒ©›&'ƒ®(Ž      Table 1  ˜¨4ª«¬®‹ 56,–—‹ŒŽ,§  p1 Œ,123¤«’。 ¹º    Fig. 5 '5         WDstwxuDEFhikyoz{ Gas drainage scalar and gob width variation  5 ,, ¶·7¡ , š 12 kPa », ¶·7¡€8, 9º 12 kPa :,¶·7¡€•;<, ¶· ´, › 12 kPa => — ¼;?¦“%,?—¯°¶·7¡ ‹ŒŽ•,±ˆ 9101 —½ ²› 12 kPa。 3    œž,¯žƒ©‹ŒŽ•  ªƒ©‹ŒŽ•¬。  Ÿ› 0、8、12、16、20、24 kPa °, žƒ©‹ (1) ¶·³´œ‚ƒ®‡ ‚ƒµ¾¿,  z = 2 m ¦, žƒ©  ˜¨‚ƒ®‡ ¶Ÿ¬,Àšªƒ©¶· 安全科学与工程·249· Ì4 Í 。 (2) ,  ¨: ¨©¡£, 2013. [3]  ,    。     0、8、12、16、20、24   kPa ,              0. 79、 1. 43、1. 57、1. 84、2. 04、2. 25 m3 / s,  ,, ­€‚ƒ„。 [5] [6] ‚ƒ† ‡, ‰,   ,  , [4]   12 kPa ,‚ƒ† Ž‘。 ,  Ž‘’‚ƒ† ‡, 9101  12 kPa 。 –—˜,. ™š› œ  FLUENT ž  [ J] . Ÿ¡¢££¤, 2014, 33(2) : 172 - 177.  . –, —€. Ž‘‚ƒ®¯°±²³ š£, 2013. „[ J] . €¥¨´, 2014, 45(6) , 152 - 155. µ.  Ž‘‚ : ˆ¸¥¹£, 2008. ¶š¯•·¦§[ D] . ÀÁ,  [11] „½¦§[ J] . ˆ¸¨´¾¿©£¡¢, 2015 (7) : 68 - 73. , †. Á ¦§[ J] . «¬š££¤, 2015, 34(2) : 141 - 145. ‡ˆ€, ‰‡ˆ. ™· ž„ÄŽ‘ŸÅ ‰[ J] . ¨´Šº, 2012, 32(5) : 81 - 84. Š ‹. ›œÃ‚ƒ„ž „[ J] . ˆ¸¨´¾¿©£¡¢, 2013, 9(9) : 59 - 63. ŒŽ‘.   €‹‚ƒÆÇ¡¢ ¦§[ D] . : ¨š£, 2015. [12] ‰’“, ŒŽ”, Ÿ‘•. È [13] ‰–—, ” ’œŽ‘¯“€‚ ƒƒ¦§[ J] . ˆ¸¥¹££¤, 2013(4) : 513 - 518. •, ‰ –. Ž‘Ã ¨´É     „ [ J ] .  ¨ © ¡  £ £ ¤. 2016, 36 (1) : 13 - 18. : [2]  [8] [10] [1] . ­€¥Ž‘¡¢¦§[ D] . : ¨ º», ­€, †‚ƒ. ¼±®™Ž‘¡¢ ‚ƒ† ‡ŠŒ 。 (4) , Ž‘ •  [7] [9]  –. ª¥  ‡Š 87 m,‹ 8、16、20、24 kPa  ’,   12 kPa “,  Ž‘, ” 12 kPa ,  ™š›œ¦§[ D] . ª  : «¬š£, 2009.  (3)  ˆ 367 ÂÎÎ,Ï:Á¯‚ƒ† ¥™Ž‘ ·250·安全科学与工程 ž•¦§[ D] .  [14] —. ˜™š‚›£„[ M] . ÊË: ˜™£œš›, 2004. (   )  24  1  2014  1   1 Jan. 2014  1,2  ,  , 1,2  , (1.   2. ‡ˆ‰ ! Vol. 24 No. 1          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 1  , ­€‚ƒ„,  1  , † 411201; Š‹ŒŽ‚ƒ‘’“”•,  1  † 411201) ": , 。 ­€ †‡ˆ‰Š,‹ŒŽ‘’ “ u a ”‚ƒŒ•–—˜™š›,œ†ŒŽ‘’ “、‚ ƒž› d Ÿ‚ƒ¡“¢ u d ”,‚ƒ£¤¥¦¢。 § u d < 2u a ¨, ‚ƒ£¤¥¦¢©ª«‚ƒ ¡“¢¬®,‘’ “¯°, ‚ƒž›±²³ ; § u d > 3u a ¨, ‚ƒ£¤¥¦¢«‚ƒž›、 ‚ ‚ƒ„ ƒ¡“¢、‘’ #$%: “´Ž¬®。 ;  µ¶; ‚ƒ„ doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 01 006 &'()*:TD724;TU834 +,-*:2095- 7262(2014)01- 0024- 06 ; ‚ƒ£¤¥¦¢ +./01:A Motion model and optimization calculation of droplet in upjet spraying heat exchanger attached to mine fan diffuser CUI Haijiao1 , WANG Haiqiao1,2 , CHEN Shiqiang1,2 , ZHAO Jie1 , JIA Teng1 , ZHANG Xiaowei1 (1. School of Energy & Safety Engineering, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan 411201, China; 2. Hunan Province Engineering Research Center of Mine Ventilation & Dust Removal Equipment, Xiangtan 411201, China) Abstract:This paper is an effort to reduce the amount of water loss occurring in a spray heat ex changer attached to a mine fan diffuser by designing an upjet spraying heat exchanger. This design is performed by analyzing the way droplets are subjected to forces and motion, calculating the critical diam eters able to prevent the droplets from being blown away, when exposed to different headwind velocities, and numerically calculating the maximum height at which the droplets rise, when subjected to different headwind velocities, droplet diameters, and different initial droplet velocities. The calculation suggests that in the case of u d < 2u a , the maximum rise height of droplets h is determined by a decreasing degree from u d , to u a , and the droplet diameter d; in the case of u d > 3u a , h is jointly determined by u d , u a , and d. Key words:heat recovery of mine ventilation; upjet spraying heat transfer; forces exert to the drop let; the maximum rise height of a droplet 2345: 2013 - 12 - 28 6789: –—˜™š›œ žŸ¡¢£¤¥¦§¨©(51074073) ;‡˜™𛍩(13JJ6057) ;ª­€«¬‘ ‡®¯°±²( ) «³š›¨©(201105) ;’“´µ¶·¸¹º¨©( SNY005) :;<=>?: »ž¼(1962 - ) ,½,¾‡¿ÀÁ,ÂÃ,ÄÅ,ÄÅ´ÆÇ,’“ÈÉ:ÊËÌÍ‘ 126. com。 ‚Ή,Email:hqwang1962@ 安全科学与工程·251· ú1 û 0    25 ÕüÖ,×:邃µ¶ñòýþïŽôõ        ,、 (  20 ℃ ,  90%  ) 。   ,  ­€‚ƒ„ , †‡ˆ‰Š‹  ŒŽˆ‘’“”•–— 。 ˜ ƒ 1 ™š›Œ‚ƒœžœš ­Ÿ¡, [1 - 6] 。 ¥¦¢£§¨¢©ª ‚ƒ¢£¤‚ Fig. 1 mine fan diffuser (3) µ¶®²³¢¢ö, µ¶éݤ´µ ÈÉ,ÊËÌÍÎÏÐÑÒÓÔÕÖר ÙÐÑ;(2) §¯» ÚÛÜ;(3) µ¶Ý“¸Þ ¶ ß˹àáâ,ãäåæ;(4)  ­°çè 10 m 陚€‚ ¯», יš 1 2 Ç» ½˜‚ƒ¢£§ª«, в¦é ‚£‚ƒä™š。 ÁŽ那‚ƒäœê, [7 - 8] 、那‚ ë [9] ,ç 那Ø„­ аãäåæ,  ì íî ʬ© ®、 ʵ¶ÎÏï ʵ¶®¤µ¶» é°, í®¤™š ª«,Ø øó; (4) “¸®›·¸¢öé。 ¹º»‚ƒµ¶¼½¾¦Ü¿ˆ: ö¤øÜ G, öéÀÜ F B ïÛÜ R d 。 ÛÜ R d ݵ¶•“¸¹¼½®Á¢ÇÂà [10] , Rd = ρ a ———“¸Ä,kg / m ; C d ———ÛÜŒ; 3 A———µ¶ÆŒ©Ç,m2 。 ½é‚£™š‚ƒµ¶Ü ïñò ­, €‚ƒµ¶ ‚ƒ、 ¾¿; ÊË µ¶ÎÏ、µ¶®﬩®†‡¤, ˆµ¶»é°Š; ­ Ê®、µ¶ ®‹ó¤,µ¶ÎϽµ¶»é°Œ Ž,那™šœïñ‘ ’ôõŠð“”。 1 ÛÜŒ C d ݵ¶Èɒ Re ¼Ê, µ¶ÈÉ ’ Re œžÃ。 那™š‡ˆò, Ÿ¡µ ¶ä˹•àá,аåæ, ˆ יšŸ¡,¢Þö邃。 1 1  那™š‚ƒµ¶ñòº÷, £¤¤ ¥œ: (1) µ¶ñòº÷ ¦§ Ô; (2) ¨µ¶ÎÏØÔõ, ©ª«¬®µ¶ ÎÏÔõ¯Õ,ç°± ·252·安全科学与工程 ; [9] Re = u z d / ν,  (1) £:d———µ¶¢Ï,m; 2 ν———ÃËñòÌ,m / s; u z ———¼½® u d - u a ,m / s。 ÛÜ Å ’ C d Í µ ¶ È É ’ ç  •Š 1 –,—™š,‚±ï˜œš ­™¡,µ¶ö邲,™šã䢣š›Ã 1 2 ρ a ( u d - u a ) C d A, 2 £:u d ———µ¶®,m / s; u a ———¬©®,m / s; Ù那™šŠœð。 ·,  „ ­€‚ Upjet spraying heat exchanger in ­€¬©®¯°, ‚±²³´µ¶· “¸¹º»¼½®¾¿ÀÁÂÃÄÅ, Æ ‰»。    «:(1)  Ÿ¡†‚ƒ,    [8] Ó ,•Î 1 –。 1 Table 1   Resistance coefficient and its corresponding flow pattern ÛÜŒ Èɒ C d = 24 / Re C d = 18 5 / Re 3/5 C d = 0 44 1 3 ¾¨Ò ÃÏ Re < 1 916 9 Ðà 1 916 9≤Re < 508 391 7 ºÑà 508 391 7≤Re≤2. 000 0 × 10 5 Òà  Ӂ那™šÔù, µ¶ 26 ¼ ½ ¾ ¿ 。 , u d0   u a    u a 。 ,  u d0   u a , 2a , ,  ,    À  Á Table 2 u a / m·s - 1 d c / mm Œ 24 à Á  2  Air velocity and droplet critical diameter 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 363 0 646 1 010 1 455 1 980 2 586 3 273 4 041 4 890 5 819  ²™ d > d c ,³‡Š‡«¬。  d = d c , ˜´ ’µ¶™, ·¸¹† ºš。  , 2b。 ‚ƒ‡­›€,—¡,»¼œ½žŸ ¾·¿ÀÁ¡¢£ 。 , , , 。 ,  , u d   u a ,      2      Fig. 2 ¬Ì,͐ˬÌÎϋ®«¬ Ð,—·ÁÂɤ,”ѯ°±ÒÓ   ‡ÎÏˬÌ。 Ô¦Õ֌IJ×, ’ذ« [12] ³ :  Force analysis of single droplet in vertical direction   u a ,  u d0   u a ,  2b。  ­, ,€ : €‚‚ƒ€ ,  , „„ †,‡ ˆ  ‰   。 † ‰Š。   ,   Š ‡ ˆ (2)  ‹,  ‡ Œ‹,Ž„ †‘ ,’“。 ‹ ”•Œ 。 –—‡ ˆ‰Š, ˜™ ‚ƒ 。 ’‡“  ”•Ž‘ ,’š ›,”œ †‘  u d –— 0, ž    † uz = u d - u a –—   u a 。 Ÿ Ž 0 ‘„ †, ¡”•¢ ‰,‡– ˆ‰Š。 —£ †: F B + G = R d , ¤“¥¦§ †  u z = 4 974 6 槡d × 1 000 。 (2)  3 ~ 12 m / s, §ª ‡‡«¬®¯°ƒ d c ,± 2。 £ u z ¨© - du d ρa ud - ua ( ud - ua ) Cd A ρ - ρa =g d + , (3) 2m d dt ρd ( ) ³™:m d ———Ù´,kg; t———¬šµ,s;  (1) ­ ƒ , d > d c ,ÅÆÇ Èɤ h。 ŸÉ¤ ‹¥¦§¨¤, Ê©¥¦§¨ ª«Ë  2 ,  ”• 1 3 ÙŒÄ  [10 - 11] ud ρ d ———¬Ú,kg / m 。 ’Ûܵ¶, ¤ h  µݵ: 3 dt = dh / u d 。 (4) ˜³(4) ‰“³(3) ,€Þß, z 0 Cρ dh = - ud / g + 3 d g (ud - ua )· ud - ua 0 u d0 4 d d ρd ∫ ∫ [ ]du 。 d (5)  µ¥àáâ㥜·¸œ·, ¾˜‡ß䥷âã¥Ý䥍  ß,åÇÈɤ。 âã ¥ Re ¹æ±, ’“,  Ž‘嫇“ç。 º™˜ â㥠Re €¨, £ Re = Red + Re a , ²è Re d »¢âã¥,Re a éâã¥,  ³(6) 、(7) 。 Re d = u d d / ν, Re a = u a d / ν。 (6) (7) âã¥êë, ¤±ì œ。 ˜³ ( 1 ) 、 ( 6 ) 、 ( 7 ) ¤ “ ³ ( 5 ) , í ¯ ß  œ ´ ,§ , 安全科学与工程·253· ˜1 ™ ¤š¥,:›œžŸ¡¢£¤¥¦§¨ ∫ Re d h= - 2 2 dRe d。 Re d0 9 8d / ν + 0 75·ρ a·C d·(Re d - Re a)· Re d - Re a / d h = Re a > 508 ,: ∫ ∫ Re d0 Re a -508 Re a -1 9 ∫ MdRe + ∫ NdRe d + Re a +508 MdRe d + 0 d h = , Re d0 - Re a > 508, Re a +1 9 Re a -508 NdRe d ; ∫ Re a -1 9 Re a +1 9 ∫          Re d0 MdRe d + ∫ Re a +1 9 LdRe d + ∫ Re a -508 Re a -1 9 Re a +1 9 ∫ Re a -1 9 Re d0 LdRe d + LdRe d + LdRe d + h =   ∫ 0 Re a -1 9 MdRe d ; ∫ 0 Re a -1 9 MdRe d ; , ∫ MdRe 。 0 d Re d0 ,   Matlab       ( u a  9、8、7、6、5  4 m / s) , ­ h、 ­ u d €‚ d ƒ, 3 。 MdRe d +             h = Re a -1 9 ∫ Re a -1 9  Re d0 - Re a < 0,1 9 < Re a < 508 ,  1 9 < Re d0 - Re a < 508,Re a > 508 , Re a +1 9 Re d0          h = Re a +508 Re a +1 9  0 < Re d0 - Re a < 1 9,1 9 < Re a < 508 , L(Cd = 24 / Re), M( C d = 18 5 / Re3 / 5 ) ,N( C d = 0 44) 。  Re d0 - Re a (8)  ∫ MdRe d +  1 9 < Re d0 - Re a < 508,1 9 < Re a < 508 , ,Re d0 ,  C d  Re 。 ,C d  Re a , NdRe d ; Re a -508 (8) Red , (8)   ∫ 0 0 27 ©                                                                3 Fig. 3                      、 Relative relationship of h,u d and d ­‚。  u a ,­ u d ‡ ˆ, ­ h  d †‡ˆ‰ (1)  ˆ,Š u d  ‹‰Œ,h Š d † †。  3f  u d = 8 m / s ,h І,  3e  u d = 10 m / s ,h І; 3d  u d = 12 m / s ,h І; 3c  u d = 14 m / s ,h І, 3b  u d = 16 m / s ,h Š ·254·安全科学与工程            3 ,„€‚ d € 3,‚ƒ„†:                        †; 3a , u d  4 ~ 16 m / s ,h  ‰ˆ。 ‹Ž, u d > 2u a , ‡ˆ ­ h Š €‚††。 ‘ €‚  †ŒŽ’“†, ‘”  †•­ ’†•­, “– ­ —˜。 ‘–,­‡,€‚„” ™š’,›€‚˜— œž Ÿ¡,¢ ‡ˆ , €‚˜‹•ŒŽ £–—˜。 28 Õ Ö × ¼ (2)  u a ,  d   u d        h,   ,  , h  , u d 。  u d  ,h    (1) ,  u d < 2u a  u a 。 , , , ,     。  u d < 2u a ,  , u a ,  d  。 ,  ¾  ½ ½ Ø 24 Ù Ë d = 3 500 mm( d > d c ) ,ƒ(2) ,‰ ‚ 9 31 m / s, ‹, ‡ „ ‚ 3 840 mm( –©— € 3 500 mm) 。 ‹ „, ‹ƒŒŽ—˜ ™š‚,–­¥¢。 ª 1   Œ Ž, ¤  ¤ ¥ ¦     ‚ 7 m / s,    2,   €  «  – 1 980 mm,  d = 2 200 mm。‹,ƒ(2) ,© •‘•‚ 7 38 m / s, ƒ (9)   ,©—ƒˆ§¨„ 。 ¤¡   、、 ‚ 10 m / s,  3c ¬ ,  ‚ 5 65 m,‹©•ŒŽª«¬®, — ˜®œ, Œ 。 Ž‘•¯°±¯。 3 4  ( u d > 3u a ) ,  [13] ‚ d ‚ƒ  ­ d≤5 48 € ƒ„ σ 2, ρa uz ­ : ‡ ƒ:σ———† ,N / m。 ƒ(9) „, ‡ ˆ„  ‰†Š。 ‡, ‡ ˆ‰„ 。 ‹ƒŒŽ, Š‹  ‚,‹ŒŽ‘’, “ †” ,  (1) “ ,€ (9)  °±, ¬ ” ˆ™š›œ€。 (2)  (9、8、7、6、5、4 m / s) , ² ³”、, , ”´³。 2u a )     ( ud > (3)        – µ ,²  ’,³;  u d < 2u a ,  ,, ‘•。 ‹ƒŒŽ, ‹ ‹ƒŒŽ,  ; u d > 3u a ,  、、 –’’—ŒŽ‘,“ †” , ‘•。  。 ,‹ƒŒŽ‰‹ƒŒŽ ,˜‡ ˆ™š›œ€ž。 “‹, : [1] ‹ƒŒŽŸ¡”, ’ ”„  •¢,‹ƒŒŽ£†。 –’”, —˜ ™šž›œ。 ž, ‹ƒŒŽŸ‹ ƒŒŽ,—˜™š:¤¡‹ƒ ­¥‚– 9 m / s, ‹ ‡ ˆ™š ›œ €  dc ‚ 3 273 mm, ¤ ¡      ‚ 6 m / s( – ¦¢, • ¡Ž) , §‰ €‚ 15 m / s,ƒ(9) , ‚– 15 m / s ,   d  1 478 mm( d < d c ) ›ƒ„ ¨ˆ ™š,“‹, , ‹ƒ­¥ž £。 –‹ƒ­¥,¤¡‚ 9 m / s,  , , ¶, ‚. ´µ¶‹·¯°‹·  ¯ ° ± ¸ ¹ º [ J ] . »  ¼ ½ ¾ ¿, 2013, 41 ( 5 ) : 97 - 100. [2] , , À, ‚. ´µ¶‹·¯°£†¯ °±¸  “  ¹ º [ J] . »  ¼ ½ ¾ ¿, 2012, 40 ( 12 ) : 80 - 83. [3] [4] ·. Á½. Â»´´µ°¶ÃÄ¢[ J] . »´Å Æ, 2012, 43(9) : 194 - 196. ¶. •Çȭɸ´Ê¡¹º‰ž€[ J] . » ½Ë, 2011, 36(2) : 317 - 321. [5] ‚ƒ, Á„, [6] Á½, ˆ †‡. ¶ǰ̾¿»´¹¢‰ ž€¹º[ J] . ¹¢•Ǿ¿, 2012(10) : 35 - 37. ‰, ·, ‚. Íδµ¶ǰ̭¥:  À, 201020601998 4[ P] . 2010 - 11 - 09. [7] Š‹, ŒÏŽ, ‘’“, ‚. ‹”ÐŽ‹ƒ‹”Ѻ¦ Ѻ¢•[ J] . ÒӉ Ô¾¿, 2010(4) : 38 - 41. 安全科学与工程·255· ¦1 § [8] ­,:¨©žª . [ D] . :  «¬®¯„° [12] ,  , .  ,   [ J] . , 1993(5) : 7 - 10. [10] cal modeling and simulation [ J ] . Energy, 2009, 34 ( 1 ) :  HINDS W C. Aerosol technology: properties, behavior, and meas 14 - 21. [13] urement of airborne particles[ M] . 2nd ed. New York: John Wi HOSSAM S A, YEHIA A E, THOLUDIN M L, et al. On the contribution of drag and turbulent stresses in the fragmentation of liquid droplets: a computational study[ J] . CFD Letters, 2010, ley & Sons, Inc, 1999. [11] NIKSIAR A, RAHIMI A. 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Š : Ž ‘   , 2011, 31 ( 3 ) : .  , 2010, 37(4) : 86 - 89. ƒ , 2012(6) : 549 - 552. ‡. ˆ‰ [ J] . ‹ ­  Œ    ”. ‰• ’‚ – [ J] . ™‹“  [3] , “ ¨ , 2010, 33 ¯°±[ M] . ²³:  (  )  24  1  2014  1   3. ‘’“”•–—  , 2  , ­€‚ƒ,  410116; 2. „ (1.  Jan. 2014  1  ! Vol. 24 No. 1          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 3 4  ,    †‡ˆ‰Š‹ƒ, „ —€‚ƒ˜™š›, ‰œ •–— 243000; 4.  ŒŽ 411201; —€‚ƒ,  410012) ": ,  ­€‚ƒ„ † ‡ˆ‰Š‹, ­€‚ƒ„ † ŒŽ‘’‡ˆŠ“,”•–—˜™š。 ›œ ž’Ÿ¡¢£ Ÿ¡¤¥„,¦§‚ƒ„¨© † ª« ¬ŒŽ、 ¢£ ®¯°ª;¤¥„ † ž’±²³´—µ¶·« ‚ƒ„µ¶, ‚ƒ„µ¶;¤¥„ ‚ƒ; † º•Ž»¼‚ƒ。 ’¸²µ¶ª« ž ž’±²、’¸²Ÿ¡ † —µ¶¹ª« #$%: † ; ½‚ƒ; ´¯—; Ÿ—; µ¶ doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 01 007 &'()*:TD724 +,-*:2095- 7262(2014)01- 0030- 04 +./01:A Numerical simulation study on mine piston wind effect under different loading conditions PENG Yun1 , ZHAO Fujun2 , HUANG Shouyuan3 , LIU Chang4 (1. Changsha Design & Research Institute of Chemical Industry Ministry, Changsha 410116, China; 2. School of Energy & Safety Engineering, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan 411201, China; 3. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co. Ltd. , Maanshan 243000, China; 4. Changsha Institute of Mining Research, Changsha 410012, China) Abstract:Aimed at reducing the influence of transport equipment on mine ventilation system, this paper describes the development of numerical analysis model for mine piston wind associated with noload and full load of tramcars, the numerical simulation of piston wind effect occurring in these two cases, and the production of the graph of flow field trace. The paper concludes that, at the same condition between running speed and tunnel ventilation of train, noload conditions produce a greater piston wind effect than full load ones, with a greater influence on tunnel ventilation resistance; piston wind affords a smaller in fluence distance to train’ s anterior static pressure field in noload than in full load, while it produces a greater influence distance to train’ s rear static pressure field in noload than in full load; and noload of fers a greater velocity field than full load in both anterior and rear direction. It follows that the control of piston wind should be focused on the situation of noload. Key words:piston wind; loading condition; pressure field; wind velocity field; influence distance 2345: 2013 - 11 - 12 6789:;: ž Ÿ(1987 - ) ,¡,„ ¢£¤¥,¦§‹¨,©ª,€‚«¬: ®ˆ‰Š,Email:pyj791@ 126. com。 安全科学与工程·257· ê1 * 0 ¡• α = A0 / A t 。  :/  、,   , , , ­ €‚ ƒ„  †‡ˆ‰, Š‹Œ p1 - p4 = p2 - p3 + p in + p out = p0 , [1 - 5] 。 Ž‘’“” Ž‘ • ,   –  ‹ — ˜ ™ š › ‹ Œ œ p in 、p out ———ª\™ýð α 1 2 , ρα( v0 - v1 ) C Dt - 2 (1 - α) 2   2 1 α 2  p out = ρ( v0 - v1 ) , 2  (1 - α) 2 [ p in = ®¯° , ± ² ³ Ÿ ´ † µ ¶ · 。   € †  ¸ ©¹º»¼½¾¿ , ÀÁÂ̆¯° , ÄÅ •:C Dt ———¸‡ŽÎ。 €Œ¸ª « Æ À ¾ ¿ 。 Ç È ,  Š É Ê †    Ž ‘ Ë Ì Í ,   † Î Ï Ì Í Ð Ñ Ò Ó Ô 2 ] (4)  , Öר ° Ù Ú , Û Ü £ ×  Ý Þ  , Š ¬ ßàá â ã ä    à Œ å æ † Î Ï Ì Í Ë çè 。 1 Ë、 ³þ¸©† ­‡。  , Š ‹ Œ ž Ÿ ¡ ¢ › † £ ¤ 。 ¥ ¦  § ¨    •  ©  ,   • †  ª « ¬ [6 - 8] (3) •:p1 - p4 ———}†, ü.†Â ̇ p0 ;  Õ 31 (,:¬ßàáâãäÂÃŒåæ†ÎÏÌÍ ) Ö×- ~ªô, } (  ) • âãË ذ。 ®{Ö , 3 m, 1 2 m,,‰ 100 m; ‰ 1 m,‰ 1 2 m,},‰ 20 m。 ¢ ( á) âãØ°Ö 1 m × 1 2 m × 20 m †,  € Œ ¸ ª « é  ä Þ  : ê  ,   ‹ ë † Œ ¸ ¬ ì  í; ê î,   • Œ ¸ Ö ï ¸ ð ¶ ; êñ ,      • ò ó  © 。      • , ìØ°ª ô Ì õ  ö 1 ÷ ø 。  à Œ å æìªÖ 1 ~ 4  £ ¤ ù 、3 ú ¬ ß ¸ û , ü ý ð †Ëþ ¸ û 1 ~ 2 , ÿ ò ¸ û 2 ~ 3 ~ ³ þ ¸û 3 ~ 4 。 á) âã}ªÖ 10 ,  ,‰Ö 2 m,€­Ö 0 8 m、, 1 8 m、 ; (  1 1 m, Ç  ] >[, ÇÈ, Š ­Ø°Ö€ž ]。 ‚ƒ Fluent •,ƒþ„ƒŒóƒþ,ƒþŒó 2 m / s,Turbulence † Intensity and Hydraulic Diam eter,¡• Turbulence Intensity 5% 、Hydraulic Diame ter  1 m;³þÖ‡³þ,Gauge Total Pressure     „Ö 0, Turbulence Intensity  „ ƒ 5% 、 Hydraulic Diameter  1 m。 ‡ÔĤ—¸、Implicit、kepsi     lon Model(2 epn) ,¡ˆ=ΉŠ‹Œ [10] ; Öתô   •    †  à Œ ,   ù Ž  „ƒ Moving Reference Frame,  ©  Ö ‘ Œ        1  Fig. 1 Piston wind analysis model , ü’Ìõ†³þ 8 m / s。 ~}†|{[ª\Ö A t ~ A0 , ý ]{[^Ö A t - A0 。 _`©}Š †@ ?£¤,Š>=<Ž,}£¤ùû; [9] ¸©†·ÑÖ v0 A 0 = v1 A t + v2 ( A t - A 0 ) , ìÅýð ·258·安全科学与工程 ÿó‰: αv0 - v1 , v2 = 1 -α (1) (2) ƒþ  , ó‰Ö ª\ŠÓÁ“”Ìõ•ë Fluent Ô , ªô¡ –—。 Ö×>ªô,˜  >™š、› >™š ( œž|{ ) ž|{ 3 ” {- –—。 2 1  “”Ìõ•, ÿ  ™š{ ( ›Ÿ Ö 1 m) Ì͖—,“”âãƒþ;³þ¡ + ¡¢üÖ†‡, “”âãä+{ª« ö 2 ÷ø。 32 ”                       • – — ˜ ™ š                                 œ 24 ž ›                                          š     ­  €‚  ƒ             ­€  ‚ƒ  ­„                                                             ­ 2 Fig. 2     ­  €‚  ƒ    4 Fig. 4  Plane full field Z[, Jc d! 346 7 Pa,  356 5 Pa。 2 2  e df, WX ,L ¢ £ = ³ Œ Ž ,   ¸ ¤ ¢ ±ï , \½€œ“žŸÓ ,   ¬ k 36 Í Î Ï Ð  ,                 。 2  , , ,  ,  ­。 ,  €‚ƒ„ , †  ‡ˆ‰。 Š‹ŒŽ‘ •  ² Ò Ò ©•, Ô 24 Õ Ó  ,£¤  ©•’ šŸ‚¡¢£¤« ¬©•,ƒ«¬©• † ¡§ ¨©•,„®¯‡°。 2 2 1  R0    Ñ ’, “ƒ„。 ” ,– 2 — 。 – 4 — , ± R0 ²’ R01 ,  f1 š f2 ¡§¨± M1 ( q V,M1 ,p M1 ) š M2 ( q V,M2 , p M2 ) ³†‡ N 1 ( q V,N1 ,p N1 ) š N 2 ( q V,N2 ,p N2 ) ,  , ² ,  f1 š f2 ´µ , ˆ ² 。  ± R 0 µ , ‹‰¶ƒŠ   ·¸ 。 “‹‹¶,      ©• ¡§¨¹¥«ºŠ: »–¸   ¼Œ½², Ž‘’¡ §¨²“³†,”‡•‡ˆ‰¡¢ ,­€½     µ•‡ˆ‰¡¢ ,”‡€‚–—,‘ ’˜™。 ,’š›œ¾¿žŸ, ‡Á¡ 30% , ¢£ [4] 。 ūƃ äÄ、¥¦  2 Fig. 2 2 1 À›œ  Simplified schematic diagram of §¨², regional ventilation system  €‚©•µ‘ ’  ¨ ² 。  , ’ š © Ç    ¾ ¿  [5] ­,ƒ§¨µ¨ª,«ÈɃ° ,©Ç  ¬®Ê。  [3] ,  f1 š f2  ­›œž,– 3 — 。  3 , f1 š f2 ’œž   ­  ˜ ™ ¥¯, À«´©Ç ƒ°。 , f R1 š f R2 ’ f1 š f2 ŸŒ ¡¢£¤ R1 š R2 ›œž,f R12 ’›    f R1 š f R2 ¥’ R0 ›œž 。 R0   ’     œ ž  。 M1 ( q V,M1 ,       p M1 ) š M2 ( q V,M2 ,p M2 )  f1 š f2 ¥¦   ‚°         ­¡§¨。  4  Fig. 4                Effect of operating point about main ventilator while public wind resistance change    3 Fig. 3 2 2      Determination of operating point about main ventilator  £¤©•ª­€¡§¨€‚ 2 2. 2 R1   – 5 — ,  f1    ‚ ¡ ¢ £ ¤   ± ²’ R 11  , ‰£› f R11 š f R2 ¥’  R 0 ›œž f R112 ,  f1  ¡§¨± M 1 ³†‡ P 1 ,f2 ¡§¨± M 2  †‡ P 2 。 ƒ±² f1 ‚¡¢£¤  ,  f1 ´µ , ˆ ² ² ,  f2 ´ ² , ˆµ , Ë f1 ²Ì f2  安全科学与工程·263· î1 ï  。             ,      。                   '5 Fig. 5      ^_O8UD@VWCX@IOPQRYZ Effect of operating point about main ventilator while wind resistance of independent network change   ,   ,  ­€‚ƒ„ , †  ‡,ˆ‰ Š‹Œ,  ޑЋŒ, ’“”­• ,”。 2 2 3  – 6 —,  f2 ˜™ š f22 , › f R1 œ f R22  ­€ R0 ‚ƒ› ž˜ f R122 , „ f1 Ÿ¡¢ M1 £  S1 ,f2 Ÿ¡¢ M2  S2 。 †‡ˆ ™¤¥‰,”­œŠ¤¦ š,§ˆ ¨­,Ф©‰。                 '6     3 ’²“ ³ 2010 ´«‰”,•µ–¶ ·,¸¹º’,«—»˜, ™¤¢ 6 ™ t / a š› ‡ 60 ™ t / a。 «œ” Ž‘¢ ž¼ ( 、Ÿ¥©、½¡) œ¼¢£ ,¤³ ¥ ¦ § ª  。   ¾ ¨  BD - Ⅱ - 6No20,©ª« 2 × 160 kW,™¤¿。 « ˜,¶Àª, ‡¬®,¾¨ BD - No30,©ª« 2 × 250 kW,™¤¿š。 ¢³¬ ®¯¹º¢šÁ› Ž‘,— ­°¤±š,² 2 600 Pa。 ±„,Âà Ä,¢³Ő,Æ ³­´,BD - Ⅱ- 6No20 µ¶ÆÇ。 €°œÈ·¸˜,¹Œ œŽ‘жÀ ¥ɬ®Âà Ä。 ¶À ¥ɬ®ºŽ,¢ ¥ ,Ë»«,Ì͎‘ ­°¤˜, Ê ¼½ÆÂà Ä。 ”  2011 ´«¾,¸ Âà Ä,¿À½Æ ª。 4  de+.: [1] while one of main ventilator ability changer [2] Effect of operating point about main ventilator [3] ‰ ™¤«, ‹Œ« ™¤¬®¯Žš™¤, †€ °ˆˆ¨。 ‘ ˆ¨­œ‰ ±Š¤©‰§‰ 。 ·264·安全科学与工程  ªŽ‘ΝŒŠ‹Œ˜, ¯ˆž ¡ Á,€°ªŽ‘ ¢³Ï М¥ ©§Â Ž‘¿šÑÂÈ, @I`abcNX@IOPQRYZ ª  ¥ªŽ‘Ñ€ÒÓÔÕÃÄÔ ÅÖÑÂȋŒ ÆÇ。 €° Âà ÄŐ, ªŽ‘ ×¥»È。 ƒªŽ‘‹Œ˜ ØÙ,½É Úʒ²“ Ž‘«,Û Ë̝。 Í ¥ªŽ‘‹Œ˜ ØÙÔŹ,ªŽ‘ × œŽ‘«ÜÝΏ†ÀÏÐ。    Fig. 6 37 åæç,›:ªŽ‘‹Œ˜ , Œ “, ˆ¨ Š‹Œ,  [4] [5] ÑÞÒ, ÓÔ. ßàŽ‘‹Œ˜€°[ J] . Õ âãâä, 2003, 23(2) : 119 - 122. Öר, ÙÚÛ, ÜÝ Å[ J] . áË . Ž‘ӋŒ˜€°ÞÔ ß„, 2005, 25(4) : 8 - 11. åæç. ‰àá Ã×â¾Éèµã[ J] . éê ëáËâãâä, 2013(6) : 523 - 525. ä å æ.   2011: 77 - 78. â [ M] . ç è: ìíî, ïðå, ñ ò. å é š â  ê ë, Ž‘­‹Œ˜ ±ì[ J] . íóâä, 2008(8) : 931 - 935.  ( -f  )                                                                 †‡ˆ‰ А‹ŒŽ‘’“”  ­€‚ ƒ„ •––—“˜™š›’œž”Ÿ•™š›’œž’œ А‹Œ¡‘¢¡£­”“’• –¤’“”•–¥–—•¦™š›’œž”Ÿ”“’•–—“˜™š›’œž’œ ’ “”•–—“˜™š›’œ¢¡£­§¨’“¤”“– А‹ŒŽ‘¤¡‘ •¤“˜© ªª«¦™š›’œž’œ А‚ެ•®œ —¯¬°¬ „ ®±  ’“”•– ”“’•– ²³ ´µ¶     ­  €‚   ƒ‚  €‚€€ „                  ƒ   †    ‡      ˆ   ‡ ‰                Š Š ‰ ‰  ‰         Š  ‹ ‰   ˆ        Œ  ˆ ‰     ˆ Ž            ‰ ‰   Š ˆ           ˆ ‰  ‰     ‘    ˆŠ  ˆ Š  ‹ ‰ ‰           ˆ  ‹    ˆ   ˆ        ‹                   Ž  ‰        ‘  ‹       ‰   ˆ    ˆ    Š    ‰     ‹ ‰ Š  ‰ Ž  ‰        ‰   ˆŠ      ‹      ‰ Ž  ‰              Ž  ‹   ‹ ‰     ‰     ‹      ‰     ‰   ˆŠ      ‹        Š        ‹      ‰   ‰ Ž  ‰                 ‰ ‹ Š       ˆŠ   ‰ ŽŽ Š    ‘     ‰ ‰   ˆŠ    ‘  ‰  Œ     ‰         Ž     ‰ Ž  ‰        ‹ ‰ Š  ‰  ‰ Š                    ‹        ‹     ‰         Š                Š  ‰ Š  ‹ ‰  ‰     ‰ Ž ˆ       Ž   ‰      ˆŠ  Š  ‹ ‰     Š  ‹ ‰ ‹ ‰ Š        ‰ ‹ ‰ Š  ‰ ‰          ‹ ‰ Š   ‰ Œ     ‰ ‹ ‰ Š  ‰                 Š  ‹ ‰        € €    ’‚ €  ­€‚ƒ„ ˆ   Š‚ ”  ˆ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’““Œ 安全科学与工程·265· 23456«7789  A      ­€‚ƒ„ †‡ˆ‰Š ‹                           Ž‘’­“”•–—˜™š›    œžŸ¡ ¢£¤ ¢ Œ  #"¾_!Œ %¡ °þҎŒÿ    ªö´`                           ¥¦§¨©ª«€‚‹¬®¯° ±¤²³´«А¤ µ­¶·•¸¹ ?ß ^¾_՝Š"ªÄ º»¼ ¯÷ø­"^¾_Õÿ>ª  ½¾¿À‘  Á ÂÃÄÅÆÇÈÉ ʦËÌÍ            ÎÏÐÍÑÁÒÓËÔÕÖ×ØÑ«ÙÚÛ ½¾Üݾ¯Þßà áÌ  <¢Ùÿ!Œ"^¾ÿ>ª È÷ ‰âãÞ¢ßäÙÖå æ ç¹Ïèé  êëìŒËÌÈÉ¥¦Äíîï  ðñò ª  õ” á̌ËÌÈÉîïóôŠ  öáÌ÷øùúÖûá̉ ö`?  ]Ò ?   „°þÐÍ~ÜÝ [ ]                      ?ß ÿ>ªÈ÷  ^¾ Õ ¾ÑÞüý°þÿ ~ ÿ  Ö û ù ú } |  { °þÏÍ  ÿ~.]$ð                    ?ß°-äýÏÍÿÜݪ ]                    /Ìÿ.]                ¯ö´`                         Ž   ö`?  „°þÏÍ~Üݪ ]Ò ?                                             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College of Resources & Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China; 2. Daqiang Coal Mine Co. Ltd. , Tiefa Coal Industry Group, Shenyang 112700, China) Abstract:This paper features a mathematical model for controlling underground heat harm———a model for predicting the air temperature for coal face intake alley developed by the efforts to systematically analyze the heat and moisture exchange relationship between the surrounding rock heat dissipation, air current in intake alley and air current in hair dryer, as is evidenced by the arrangement of two air coolers in coal face intake alley. This model is validated by both the discrete analysis building on the principle and approach of the finite difference method and numerical solution drawing on the MATLAB software programming, together with the calculation of air temperature for the inside of coal face intake alley and hair dryer. The proposed method may provide a reliable basis for both a better insight into the law behind the air temperature in the air dryers in coal face intake alley and an optimal arrangement of air coolers. Key words:coal face; intake alley; air cooler; air temperature prediction 2345: 2016 - 10 - 06 6789: –—˜™š›œ(51574249) :;<=>?: ž Ÿ(1986 - ) ,¡,¢£¤¥¦,§¨©ª«,©ª¬®:¯° ·280·安全科学与工程 € ±²³,Email:wanghao6755@ 126. com。 602 0 ,  + * ÿ ™ • • ( 26 ' ) , Ⅰ× Ⅰ—Ⅱ×óƒ„\ ›œ <{µ、” ,ÌÍÒ   [1 - 2] ,  ,  @ †‡ˆ, ‰Š ‘’。 “”• ­€‚ƒ„ ‹Œށ –‚­€—˜™š› [3] œ。 žŸ¡¢ £¤¥¦‘, §¨ 。 ¬®¢ ˜ƒ­€©ª« [4 - 5] ‚ ¯‡°—±²,³´µ、” [6 - 7] ‘¶·¸¹。 º»¼¢ ½¾¿©ÀÁ ‰çàÜÒÙÚ。 øù,  ƒ„ 、 ­€æµ ò óƒ„ Ì Í Ò   – áâ。 1 1 èéå‘êëìíî¶·。 ï ßà­ €ÝÞðñòóÝÞè駨ô¿õö Ã÷。 øù,ÝÞæ­€«  úû©ü’Ç, ýþÿ•~¤。 }–ò |  {[­€\], ‚ ‘—‡°, ^‰§¨_` ­€« , \ÿ•†@?  €‚Ê˃„, ‹­­:팎‘’“ ­:–š š—\ qm = ÷ã:q m ———•­:–š è ¨èé<ã {[­ €,\;³´,‚{[­€èè Ã÷—›œ。 øù, ç­€æ µå‘ê‚îí¢, Ïæµ ‹ éí¢ <, 1 。 d———       Fig. 1 1  ρq V , 1 +d (1) š,kg / s; 3 ï  킭‘ φ ™ƒ„å‘¶·‰ ¶·,š¶·—›\™œ ÞÃ/킭‘ Öמ™。 øù,\Ã;â±²,Ÿ\ í‚ ­‘䃄呡¢Ç¶·,\£¤ x ¥¦§。 ò‚. å‘\ x ƒ„¨,© φ = φ1 + φ′x, φ2 - φ1 , l } 킭‘: (2) ÷ã:φ1 、φ2 ———ƒ„©、ª«킭‘; l———ƒ„å‘,m; φ′———킭‘¶·¬。 ƒ„だ,-  ­š™:® ‘¡¢ÇŒ : ¨¯° φp s φb( t + ε′) , ≈0. 622 p0 - φp s B - pm (3) ÷ã:p s ———±²³´:³®,kPa; p0 ———™:®,kPa;   ”š¶·。 • ­š,kg / kg。 d = 0. 622     Þð, ρ———­­:˜‘,kg / m ; q V ——— Á š,m3 / s; φ′ =  ƒã ç‘ó ­š¢ †‡ëì ¨¶ ·。 øù,‚ ‘ˆ‰‡°›œð,Š ½>`=~¤。 1 _­  Ãı²ÅÆÇÈÉÊËÌÍ‘Î, ςРу„ÌÍÒ—ÓÔ³´。  ­€Õ‹ÖרÙÚÛܨÆÝ Þ,ßàÝÞáâã䁃呶·ÝÞæç ñ—   Schematic diagram of intake airway with two air coolers t———µ‘, ℃ ; p m ———³´:³®,kPa。 b、ε′、p m - ¦Šµ¶— 1。 ‘©Œ \;³´,· } (4) d = Aφt + φP, (5) A = 0. 622 ×\­€ , Ⅰ ¾{µŽ×, Ⅱ× \ ¾{µ¾×。 ò £¤{[­€ P = Aε′, ¸÷(3) ж\ b , p0 - p m , çûÁ 安全科学与工程·281· µ6 ¶ ¸,¹:º»œ · 1 Table 1 t/ ℃ t2 ———• 2 –ž›,℃ ; b、ε′、p m  Parameters table of b、ε′、p m b D2 ———• 2 ˜™,m。 p m / kPa ε′   1 ~ 10 61. 978 9. 324 1 016. 12 734. 16 11 ~ 17 50. 274 19. 979 1 459. 01 1 053. 36 18 ~ 23 144. 305 - 3. 770 2 108. 05 1 522. 08 24 ~ 29 197. 838 - 8. 988 3 028. 41 2 187. 85 30 ~ 35 268. 328 - 14. 288 4 281. 27 3 105. 55 36 ~ 45 393. 015 - 22. 958 6 497. 05 4 692. 24 (2) (5) ,, dd = A( φ1 + φ′x) dt + φ′( At + P) dx。 (6) •—‚Ž ˜‘„™: q mf dH f + ( H f - H1 ) dq m1 + ( H f - H2 ) dq m2 = - ( t f - t1 ) k1 πD1 dx - ( t f - t2 ) k2 πD2 dx + q mf gsin θdx + ( t gu - t f ) k τ Ldx,  H = c p t + ( r + c ps t) d,  : c p ———    kJ / ( kg·K) ; r——— c ps ——— ,  ›“,W / ( m ·K) ; t gu ———œ¥ž,℃ 。 ( k πD + c 1ρ+q d ) ( t - t ) dx + ( k πD + c 1ρ+q d ) ( t - t ) dx +   2 501 kJ / kg; ,kJ / ( kg·K) 。 2 2 p r( φ f P - d2 ) φf ­ E 3 = k 2 π D2 + c p  x ­, € ,‚ƒ†„  x ­ †ˆ。 ‚‚ƒ„ †‡ :q m1 ———• 1 –‚ k1 ———• 1 –—’ g———š‡”•›,m / s ; 2 ,kg / s; (9) 2 f 2 f ρq V1 - 1 + d1 ρq V2 dx - ( q mf φ f′+ 1 + d2 (12) ρq V1 , 1 + d1 ρq V2 , 1 + d2 E6 = ( q mf φ′f + φ f ρq V2 ), 1 + d2 ρq V1 - 1 + d1 ρq V1 ρq V2 + φf ) rA, 1 + d1 1 + d2 ¢(12)  E1 dt f = E2 ( t1 - t f ) + E3 ( t2 - t f ) + ( t gu - t f ) E4 + E5 - E6 t f 。 D1 ———• 1 ˜™,m。 • 2 –‚Ž ˜‘„™: q m2 c p dt2 = ( t f - t2 ) k2 πD2 dx - q m2 gsin θdx, ·282·安全科学与工程 2 r( φ f P - d2 ) “,W / ( m ·K) ; t1 ———• 1 –ž›,℃ ; k2 ———• 2 –—’ V2 1 E5 = - q mf gsin θ - q mf φ′f rP - r( φ f P - d1 ) θ———œ–—,( °) ; t f ———‚ž›,℃ ; :q m2 ———• 2 –‚ E4 = k τ L, ˜‘„™。 ‚ 1 ρq V1 ρq V2 + φf ) rAt f dx。 1 + d1 1 + d2 E 2 = k 1 π D1 + c p  V1 §,¡ q mf ( c p + rAφ f ) , E1 = dx (8) q m1 c p dt1 = ( t f - t1 ) k1 πD1 dx - q m1 gsin θdx,  p  ,, ‹Œ“”Œ•–、—‚Ž • 1 –‚Ž ˜‘„™:  1 q mf φ′f rP - r( φ f P - d1 ) ‡ ‰Ⅰ—ⅡŠ‹Œ, ކˆ‰ dx ‘’‡Š, €„ 1 ( t gu - t f ) k τ Ldx + ( - q mf gsin θ - r  cp   c ps ,  , 1 2 2  (1) ~ (8) (11) ,ž¦Ÿ q mf ( c p + rA( φ1 + φ′x) ) dt f =  1. 005 (7) : dH = c p dt + rdd。 ‚ ,kg / s; H f ———•—,kJ / kg; k τ ———¤š (7) , (11) :q mf ———•—‚ L———Ÿ¡¢£,m;  H  1 kg  , 1 kg  d kg  , 603 ­«¼ ‚ ,kg / s; (10) “,W / ( m ·K) ; 2 (13)  [8] £¨©¤ª 2  ‡«¬® ­ž¯°“±²¥ˆ³´¦。 Ⅰ—Ⅱ 604 Á Â Ã Ä  ( n - 1) ,   Δx = l / ( n - 1) ,   2 。 Å Æ È 26 É Ç 2 Œށ,℃ ; :t ac1 、t ac2 ———‰Š‹ 1 t rw ———‰Š‹Œށ,℃ 。 (16) ~ (19)  “”•– š›‚,­€ƒ„œžŸ                              2    †     Fig. 2   3    ¢‡£,ˆ‰¤މŠ,Š‹  Node number ŠŽ¥ަŒ §,ŽŽ§‘€ ’¨“žŸ: ,  ,(13)   ( t gu - t f ) E4 + E5 - E6 t f , r( Aφ1 t1 + φ1 P) ) + q m2 ( c p2 t2 + r( Aφ2 t2 + ( ) t +t t +t + E ( - 2 2 ) t +t t +t 。 E + E - E t - ( 2 ) 2 gu k -4 k -1 k k -3 φ2 P)) / q m1 + q m2 + q mf - rφ3 P] / (cp3 + rAφ3 )。 (20) (14) (14) ,   t +t t +t E1 ( t k - t k - 3 ) = E2 k - 5 k - 2 - k k - 3 + 2 2 k k -3 4 5 6 k ŒŽ t3 = [ q mf ( c pf t f + r( Aφ f t f + φ f P) ) + q m1 ( c p1 t1 +  E 1 Δt f = E 2 ( t 1 - t f ) + E 3 ( t 2 - t f ) + 3 ¡ •。      ” F1 = q mf ( c pf t f + r( Aφ f t f + φ f P) ) , F2 = q m1 ( c p1 t1 + r( Aφ1 t1 + φ1 P) ) , F3 = q m2 ( c p2 t2 + r( Aφ2 t2 + φ2 P) ) , F4 = rφ3 P, F5 = c p3 + rAφ3 , k -3 (20) , • F1 + F2 + F3 t3 = - F4 / F5 。 q m1 + q m2 + q mf (21) E2 t k - 2 - E3 t k - 1 + (2E1 + E2 + E3 + E4 + E6 )t k = ¦©–ª,(21) ­ށ 。 «¬ (15)    - E2 t k - 5 - E3 t k - 4 + ( - 2E1 + E2 + E3 + E4 + E6 )t k - 3 - 2t gu E4 + 2E5 ,k = 6,9,…,3n。 (16) ,(9) 、(10)  ,­,€  k 1 π D1 k1 πD1 q m1 c p - ) ti - 3 - t + 2 2 i -1 Δx ( k2 πD2 q m2 c p k 2 π D2 - ) tj - 3 - t + 2 2 j -2 Δx ( (17) t2 = t ac2 , t3 = t rw , }  €’。 ‚›¯ 2302S °±«¬“”« Ÿœž,²Ÿ¡ ³ ‡ˆŠ‹‘。 Š´‰Š µށ 14 ℃ 15 ℃ , 3 ‰Š‹ ¢£ 400 m / min, ‹Œ (18) Ⅰ—Ⅱ‚ƒ„, †‡ˆ: t1 = t ac1 , ) MATLAB šˆ“”˜、 ™Ž k 2 π D2 q m2 c p k2 πD2 + ) tj - t = 2 2 j +1 Δx q m2 gsin θ,j = 5,8,…,3n - 1。 4 ( —‰Š‹•–¦®«¬ 200 m  “ ” , € —   ˜  « ¬    。 ™  k 1 π D1 q m1 c p k1 πD1 + ) ti - t = 2 2 i +2 Δx q m1 gsin θ,i = 4,7,…,3n - 2, ( š ‘’­€,  —‰Š‹˜、 ™‘’  ( 𠤥 5% ,¦§ 1 000 mm,‰Š‹ ށ 26 ℃ 。 ¨©¶£, ¡ ށ·ª„, 3 。 ¸ 3 ‚«Œ, ¬°±«¬“”• ‰Š‹Žйº», ¦«¬ ³¤¼´º½®。 ’¾,˜、™ – (19) ަ«¬     Ž § €    ¯ ° º ¿, À ¡ 23. 3 ℃ ±²。 安全科学与工程·283· Ö6 Ì ¸ –”žŸ。  ¥¦‹§    [1]       ¨. ©ª•–«¬”®¯°±[ M] .  ²³©´Ÿ¤µ­€, 2013: 1 - 10. : †, ¹. º”‡ˆ¬”®¯[ J] . [2] ‚ [3] ½¾¿, ‡‰Š, ‹ŒŽ. ¶”©ª ƒ, ¶·„, ¸ ©»¼, 2016, 47(8) : 81 - 85. IJDEFGH_A`abcAdVefg Temperature variation of air flow inside and outside air duct with two air coolers and isometric duct   [4] [5]  (1)  , ­。 Nh+.:  5 £¤      '3 ¡¢     Fig. 3 605 ·,¹:›ר [6] †‡, ˆ‰Š ‹†Œ, ˆ MAT LAB Ž‘  †‡’“ 。 Á Â, ÃÄ , ‘’Ž, ¹. Å“¬”ÆÇ° ±[ J] . ”¤È, 2002, 27(5) : 499 - 502. ÃÄ , Վ, ³–. ɬ”Ő”•– ÃÄ , —˜†, Á™, ¹. ËÌÍÎÏДžÑ‰Š Ê€¡¢[ J] . ”¤È, 1998, 23(6) : 611 - 615. Òӌ [ J] . ”¤È, 2015, 40(7) : 1541 - 1549. [7] ÃÄ , —˜†, Á™, ¹. ÔÕ‰ŠÒӌ [8] ROY T R, SINGH B. Computer simulation of transient climatic 、 。 (2) ­€‚ƒ„ € ‰À›œ‚[ J] . ²³©´, 2010, 19(3) : 110 - 115. [ J] . 𛇮¯Ÿ¤¤È, 2015, 34(8) : 898 - 904. conditions in underground airways[ J] . Mining Science and Tech nology, 1991, 13(3) : 395 - 402. (3) ”•– †Œ。 —˜™š“›œ• ·284·安全科学与工程 ( -i  jk )  29  2  Vol. 29 No. 2          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019  03   1  ,  1  , (1.   Mar. 2019  1  , 1,2  ,  1,3  , 411201; 2. €ƒ ­€‚ƒ,  „ 1  ­€‚ƒ,  †‡ 421002; 3. ƒ ˆ‰€‚ƒ,  Š‹ 425199) ! " :  ,  ­ €‚ ƒ ,„ †‡ˆ‰Š‹ŒŽ‘’“”,• Fluent –—˜, ™ š’“” ›,œžŸ¡–¢£¤’“”¥“¦§¨© 。 ¥ª«¬: „®’“”¯ °ª¬ ±, ²³§¨´µ,¶³§¨· ,¸§¨¢¹º»¼½¾,¿µ 63. 91% ;À¹Á’“”,Š’“”½°ªÃÄ, ÅÃÆÇ, ÈÉÊÂË̽¾,  ¸§¨Í½¾。 ÎÏÐ  ÑҁÓԃÇÕÖג。 #$%: ;  ; ’“”;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 02. 006 &'()*:TU834. 4 +,-*:2095- 7262(2019)02- 0150- 06 +./01:A Optimization and drag reduction characteristics of confluence threeway guide components in ventilation system Wang Haiqiao1 , Wu Zhirong1 , Chen Shiqiang1 , Huang Junxin1,2 , Guo Hua1,3 , Song Wenhan1 (1. Resource Environment & Safety Engineering School, Hunan University of Science & technology, Xiangtan 411201, China; 2. Safety & Environment Engineering School, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China; 3. Civil & Environment Engineering School, Hunan Institute of Science & Technology, Yongzhou 425199, China) Abstract:This paper is an attempt to reduce the resistance of the confluence threeway section in the ventilation system. The study process consists of selecting a confluence threeway section in the ventila tion and dust removal system of the welding workshop, designing four different shape guide components that are installed in the confluence area; performing the numerical calculation of the flow field of the con fluence threeway section and the guide components on the Fluent platform; and thereby identifying the relationship between structure and resistance loss of guide components by ways of weighted average. The results show that setting the diversion component could provide an obvious drag reduction effect, resulting in an increase in the resistance loss of main branch pipe of threeway pipe section, a decrease in the re sistance loss of side branch pipe, and a lower total resistance loss than before optimization, with a maxi mum reduction of 63. 91% ; compared with straight guide components, arc guide member boasts a better drag reduction effect, and a more stable flow state, together with a decrease in total resistance loss of threeway section depending on the decrease of arc radius. The study could provide some theoretical ref erences for reducing local resistance of ventilation system confluence threeway section. Key words:ventilation system; confluence threeway; guide components; dray reduction 2345: 2018 - 11 - 30 6789: ŒŽ‘’“”•–(51774134) ;—‘’“”•–(2018JJ4028) :;<=>?: ˜™š(1962 - ) ,›,œ—žŸ¡,¢£,¤¥,¤¥¦ mail:hqwang1962@ 126. com。 §,¨©ª«:¬®、¯°±、²³´µ¶·,E 安全科学与工程·285· ó2 ` 0  @?>, 151 :‚íîÀԄ}ß Íœž,¹(1) Ñ, ‹Œ„ Ÿ ÀÅÆÄ、ÃďÁÂàÊ;ફ¬®‹Œ  ŸÀàÊ, ×¹¯°。 „ ,    。   、 †‡。 „ † †‡, Ž‘ ­€‚ƒ„ ‡ˆ‰Š„ †‡‹Œ„ ’“”’, ’„ 。 —”˜™š› –„  30% ~ 50%  ˜、œžŸ¡¢£ ¤¥¦‹Œ [1 - 2] †‡• §¨©—”ª«,ª«¬® ¯°±、¯°² ³´Ÿ¯°µ¶·,„ †‡¸¹º»¼½,¾¿ Fi = ξi †‡ÀÁÂ、ÃÄ、ÅÆÄ Ç [3 - 4] 。 ‹Œ„ ŸËÌÍÎÏÁ ÈÉÊ Â、ÃÄÀÅÆÄЬÑÒ,ÓԄÕÖ×ØË ÙÚÛÂÅÆÄ, ÜרÝÞ ßàá,ʑ ²â‚ª«ãà [5 - 6] 。 µŠœåæ­, ²³çè、 ²³é、 ä¦ ÇÈëì·, Ó’„ íî רï¯ðñ,­ ò×Å:óôËÙÚ ’êâ ÛÁÂÅÆÄ×¹Ôõ„ ¯Öàöœ­; óËÚÛÂÀůĝÖàöÔõ÷ ÖÃøÉëì,ùÖÆ‡æ ú· û 0 ~ 6 ü±ý¥ [7 - 11] 。 þ™َĪ«  Ÿ÷³ 2 ρv i ,i = 1,2, 2 (1) ,kg / m3 ; ¹:ρ——— v i ——— ,m / s; F i ———‹Œ„ ξ i ———„ ,Pa; Ÿ。 „ „ „ ¯° †‡Ëë †‡ëì;„ † ì,„ ô±ý¥, Á ^。 ‡æ 1. 2  _‘ „ †‡ð,   ²â‚ާ¨í ’,ŽÄˆ²â‚ÿù„ †‡。 ‚ â²â{ 2 Ñ,­€ 1 ‚ ⃀‚­€ 2 „°, ƒ€À‚­€ 1 € ,­€ 1、2 É †‡ˆÉ ;‚ â²âˉЋɸëì ÿ·,Œ²  É Ž‘ß׊’ˆ“ÅÅÆ A1 、A2 。 ,ÌÍ ²â‚ÿù~} ß,|{[\ Éøëì,§ ô]«Ôõ„ 1 1. 1 †‡×¹。   { 1 Ë ,、 、Œˆ¿。 2 Fig. 2  Guide components set ”•–—ð¢˜, ާ¨Ÿ¡ ¢£ª«,ˆ²â‚ÿùŒ ~„ }ß,œ™µŠ²³À ›š›Í。 2 Fig. 1 1  Confluence threeway section  2. 1 2. 1. 1  ²³œž, ¬ 1 Ë › Ÿ¡¢ £÷ô, ²³´Ÿ¤¬ 1,   ›Í Ó‹Œ„ ·286·安全科学与工程 ³¹, ÝÌ 152 Ç È É Ê  400 mm, 4. 17°, 30°。 , ,  3  ,  1 Table 1  R  。 Ë ª Ì Ì Î 29 Ï Í Š€£,š›œž‰„ 298 Ÿ¡¢。 ƒ   2  € ¦‘、¦‘§ 8 † 2. 1. 2 Design parameters of confluence threeway section  Q / m3 ·h - 1 D / mm v / m·s - 1  2 592 260 13. 56  1 296 170 15. 86  3 888 320 ”¦‘。  , ¤¥¨©  ¤¥ 2 † , £ƒ © z « ªŒ¦ §¨,’ ¬’©,•®ª¯ 9. 8 m / s ,°‚‘Œ 2 ±²‚‘”€’“。 ³®”«‹´µ¶·¬ ¸®¦‘,¸®ˆ‰®¸®,¹º» ¼· ž½®¸®º, ®ˆ‰¯¹ ,°š£¾。 º» [12 - 14] Á“ : ¿Àƒ I = 0. 16 × Re - 1 / 8 , (2) Re = νD / v , (3) “:v———‡®,m / s; D———‡· ÂÊ·  ν———ĨÅ,¥ 1. 48 × 10 2. 1. 3 -6 ,m; m2 / s。  ÆÇ’± ‹†Œ Simple ’², Œ³Œ ´ È É ‡ „ “ ˜ ™ Æ Ç ” €, Ê Ë ‡     10 - 4 ,±²Ì͵±¶ ½ ,ƒ Fig. 3 3 ε º 2. 2  Four different shape guide components  4  R = 100 mm   €,  ­ ,    1∶ 1 ‚ ƒ ­ „€ ‰„ Š  。 ;  , 4 †  10 †  , , ‡‚ƒ 1. 5 mm。 ˆ ‹†‡, ŒŽ ˆ‰Š‹Œ Ž­‘މ„’“‘”, Œˆ‰Š’ “Š,•Œ–— 2D ” – ;Œ ºÎÇϞ ¸ 1 500 ¸。 ¤Ð·Ñ¡¹ Ò、ӝ  º¨· ¯¹¨、ºÔ¨ [12 - 14] Realizable - 。  »— ¦,¡Œ  Ø— £ ԛ ¼Õ‰„‘”、¼ˆ‰½ ޾¿’±,Œ‚”Ö±² § ­­‡ ­ÀÁ‡× ¦Ÿ。  ®ÂßĪ, Ù”€ Œš›Úª。 2. 2. 1  £ÙÛÜ z = 0 ¦‘š›Úª  x = 0 ¦‘, ±² ­ÀÁ‡ £ ”« Ý  5 。 £   à  Å Ž Æ    Ô  Ž Þ ‰„˜™š›• €˜™œ‰„‘”,ž‰„ —˜Ÿ,¡ 0. 20 ~ 0. 25 ™¢, ‰„ 4 Fig. 4  Physical model Fig. 5 5  Pressure distribution of standard confluence threeway section 安全科学与工程·287· ¯2 ° ,  ,   。  ,   ,  z  “ ” ,x  “  ” ,    153 ±²³,´:ªµ¶’·ƒ‘ޏ›     。 6, ­  ­€‚ƒ,„‚ ,  „       £ “,    ­€¢£      ,         Ÿ ¡ ¤¤ Ž  ˜  Ž  。 ƒ ’  ‘  8 ¥ ¥ ­  , ˜Ž  ¤  ¦ ¦ § „   §     ­ €Œ  †  , ¥ ¨      Š ‚   © , ­€ ª  Ÿ  „        ‡ ¨  。 ¤Ž  Ž   , « §  ©      Ž , Š ‚    Ÿ  „        ¡£“¦¦ 。  ‚,„­€ “ ­€ ” † ‡ˆ‰ ,Š‚ ,   ‹Œ; Ž  ‘  , ‹ Œ  0 ~ - 40 Pa。 ƒ ’      x = 0„ ­, “  ” ‚ ­€‚ƒ, 6d ‚ƒ ;  ­†、R = 100 mm ‡,    ;R = 160 mm、R = 130 mm ˆ ‰Š‹、。 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 6 2. 2. 2 6  Pressure distribution of different shape guide components  ‘”ƒ’•’  –   —  ‚ ƒ , ‚ƒ , ”•˜Ž Ž “— –™—š›‘Šœ’ , ˜™ z = 0  ›¡¢œž x = 0. 32 „ „  7, Ž ·288·安全科学与工程   Velocity distribution of standard confluence threeway section 8   Streamline distribution of standard confluence threeway section ‰Ž  9, ‰£ “,ªŽ  ,„ ¬  Ž , ­€ ® ¯°,Ž  Š‹, ±² 9b、c  Œ“Ž 7 žŸš  «³;©Š‚ ­€‚ƒ, ¤Ž´ ˜Ž´,  X „ Ž , †‰¤Ž­€‚ƒ, ˜ŽŽ´ ‚ƒ 。  10 ¥¥­,„†‘ µ,¶¨¬;®¨ 。 ’Ž · ¡£“, ­€¨¬, ¨‡Ž , Š  。 154 ¼ ½ ¾ ¿ À ‚ Á Á ˜ 29 à   。 ­ 9    , € ‚ƒ  †, ‡ˆ  , †。  10b ~ d „ „ƒ ‰ , ƒ 、Š, ­ 9  “  ”  ­, €‹ŒŽ ‚‰ ƒ„ 。  2. 2. 3  ‘†‡’ˆ‰“‘†” –,Fluent ‘†’—: ∫ ”•Š‹ŒŽ‘‰ n 1 1 pdA = ∑ p i = | A i | , A A i =1 — Fig. 9 9  Velocity distribution of different shape guide components (4) :A———“””•; p i ———˜ i ™š” ‰“›; A i ———˜ i ™š” ”•›。 , ’ž’ˆ¡† œ–’ž‘† •–Ÿ  6 ¢‰–‰££Ž—ƒ„ ,˜‰“‘†”™š† 8 ¢‰–¤­Ÿ 。 ›œ,žŒ¥ƒ,‡’ˆ‰“‘†” Ÿ‰ ¦,Ž¡ 1 Pa ¡, ˜™š‘‰–§¨© •–Ÿª‘« 2,  、 ‰¬®¤ 2 ¢–“”‘‰† 8 ¢ “¢。 ‘† ‰“”‘‰ ¯–;°‰¬± 、‰¬ £²;‰¬¤¤¥­°‰¬¦‡ ‘†’ˆ°‰¬­°‰¬–, ³« §。 ´µ’ž’ˆ‰¬。 Table 2 2  Pressure drop of different calculation models Δp / Pa η/ % ‘†’ˆ Fig. 10  10  Streamline distribution of different shape guide components   “     ” ,         10。   , ,  ,  ,  ¨  † ­ 1. 43 31. 74 33. 17 0 ¨ 22. 41 - 0. 13 22. 28 32. 83 R =160 mm  17. 73 0. 08 17. 81 46. 31 R =130 mm  13. 69 2. 64 16. 33 50. 77 R = 100 mm  21. 01 - 9. 04 11. 97 63. 91 ,ŒŽƒ, R = 1 600 « 2  ’ˆ±©, ‰“ž‚¶ 19. 58 Pa, ‰“ 40. 78 Pa, ‰“–  ‰“žŠ–·‚, ‘†’ˆŽª­¸Š «;°‰¬¬¤ ¹ ©“ , º»•¨·¬, °©“    安全科学与工程·289· Ø2 Ù ËÆÌ,¸:’ ªÐ‘’‰Š—˜‹ ,  63. 91% 。 , 、   ,  ,   : [1] [2] ›œ,   , ,  , ¸.  [4]  [5] È, ,  [6] Ulriea R,Fredrik W, Hans E A. Study of junctions in 1D & 3D ­,€„ †‚。 ,¤ „ž   ÅÆ, , Ä¢, ¸.  ÀÁ«¬[ J] . ž ,  , ¥¢. ‘ , ¸. T ‘’ simulation for steady and unsteady flow[ J] . Sae Technical Papers, 2010, 33: 261 - 266. [7] Li A, Chen X, Chen L. Numerical investigations on effects of sev en drag reduction components in elbow and Tjunction closecou pled pipes [ J ] . Building Service Engineering, 2014, 36 ( 3 ) : 295 - 310. ¤; [10] †Ïƒ, ­©‡, ˆš‰, ¸.  ,­€‚、 [11] ˃Ž. †‚§ [12]  , ¥ ¤  ‘ ¦   ’   。 (3) “”¨©Œ’ ŒŽª‘’ “«¬ ‰Š —˜™ˆ, ª•–¡®¯ §°、±、² , ‡ˆ¡® ‰ ™ˆ。 ¥³´—˜µ‘’ “, ™ “”‰Š š¶, ™ˆ·€š›。 ž©ÀÁ ‹¼½«¬[ J] . ÉÃľ¿, 2012, 28(5) : 73 - 77. [9] £ žÀÁ«¬[ J] . ž Ç, 2005, 36(1) : 48 - 50. ‹Œ。 (2) ‡ˆ‰Šž­Ÿ˜, Š¡Ž­¢   ,  ž¼½‘£ ¾¿, 2005, 24(2) : 16 - 20. [8]   T ‘’ÀÁ» ©Ÿ[J]. ¡Ãľ¿, 2016, 36(9): 753 - 758. —˜™ˆ。 ‰Š —˜™ˆ‰ ‰Šš›, Šœ­‰Š­  ¼½«¬  ­€‚ƒ,   , ‹ƒ‡ˆŒŽ‘’ “”,„• – ,†‡  ¹§º»œ [3]  (1) ‡ˆ‰Š,  , ¸.   ,   3 ,  [ J] . ž„¾¿, 2007, 38(7) : 812 - 818. œ 。   , 155 © [13] Ê¢, ËÆÌ, ¦, ¸. ²Í , ­€‚. ¨ FLUENT ¨‘’¡ [ J] . ƒ„ © À«¬ Ãɾξ¿, 2012(2) : 163 - 167. ¹ªŠƒ‘’«¬®‹Ð Àѽ«¬[ J] . Œ’ҏ, 2009, 39(10) : 23 - 28. ¹ª”»Ó 2000(2) : 5 - 7. [ J] . ¹Ç‹‡‘, ˒. ¡¾Ÿ[ M] . ԓ: ”•¾–—, 2004. ˜Õ™. ANSYS FLUENT 16. 0 š›¾œÖž[ M] . ԓ: × Ÿ¡ [14] ž «¬[ J] . §, 2017, 45(8) : 14 - 18. –—, 2016. ¢£¤, ¥ ¦. FLUENT 14. 5 §¨’‚©‡¯’ [ M] . ԓ: ”•¾–—, 2014. Š ·290·安全科学与工程 (  )                                                                „ ­€  ‚ƒ  ­Ž‘’  ‚ƒ  †‡ˆ‰Š‹Œ   ­€‚ƒ„ †‡ ˆ‰ Š‹ ŒŽ‘’“” Š‹•–—˜™š›œ„†‡ž›œ †‡ Ÿ¡ ¢Ž£¤ ¥£¤¦§—¨©ªœŠ‹«¬®¯£¤ ³´µ ¶·¸¹º» ¼½¾£¤¿ÀÁ¯¥£¤º» ¥£¤°±ž¥² Êġ ¼Å¥ £¤°±ÆÇ¥²³´µÆ½  °± ¥£¤ ¥²³´µ    ­€   ‚€ ƒ€  ­€­„­                                                    †    ‡                        ˆ     ‰     Š   ‡      ‹     ‰   †       ‚ ‹ Œ ‡Ž Œ                  ˆ     ‰                ‘ ’   “    Œ            ’    ‘         ‘         ’     Œ       ‘      ‘            ‘      Œ ”       Œ    Œ            Œ ‘        ’ ‘‘  •   ‘  ‘”   ‘   ‘ “    Œ           Œ Œ   Œ   ‘            ‘     ”           ’  ’  –         ‘   ’  –            ”       –   ‘     –             ‘             ’      ‘    ” •‘ ‘                Œ  •   ‘  ” ‚         Œ ‘    ’      Œ        ’ “          ‘         Œ          ‘        ‘             ‘               Œ  ‘           ‘        Œ  •               ’ •         ” ‚                Œ ‘     Œ  •            ’  ” ‚           ­„ ­   „›œžŸ¡™š‰  “”•–—˜™š „ „•–—˜™š  ¢£¤ ­ ¥¦„§¨©ª«¬ Œ   „—ŽŽ  Œ ®‡ˆ‡” ¯°± ­ ¥²„³´©›µ¶«¬ Œ   Ž’  —  Œ ·‡ˆ¸¹º»¼Ž‡” 安全科学与工程·291· {#[#\#]#^#þ###_##########` !" @# B&$ ##                   %              ”¼’ß  Ž‘È !$$  B$$ SS â “¼½ ßøÈ ! 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": ,  ­€ ‚ƒ„ †‡ˆ‰Š。 ‹ŒŽ‘’“”•–, Ž—˜™š›œ† žŸ¡ †。 ¢£¤˜™š›œ† ž’¥¦,§ Gambit „¨©ª«¬®¯°©±²。 ³´ µ¶·¸¹­º¹©»,¼ ½¾¸±²,§ Fluent ª«±¿®¯À‡Á›™†、 ‡Á ›™†ÂÔ­‡Á›ÄÅÆ«ÇȁÉ“ÊË。 ÌÍÎÏҘ™š›œ† ž†ƒ Ž‘’Ѳ­“ÒÓÔÕÖ׌。 #$%:®¯; ØÙ; µ¶·¸¹; Fluent; ½¾¸±² doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 05. 002 &'()*:TD714. 3 +,-*:2095- 7262(2016)05- 0475- 05 +./01:A Law behind coal dust distribution in full section tunnel boring machine excavation Liu Yongli, Liu Di, Shen Bin ( Key Laboratory of Mining Engineering of Heilongjiang Province College, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper seeks to address the problems, such as the excessive coal dust concentration in tunnels and a lack of new air between the bolting machine and working face—which arise from the work ing process due to the use of a new kind of full section tunnel boring machines in Daliuta coal mine. These issues are eliminated by designing a sort of ventilation method defined as longpressure and short pumping ventilation mode according to the layout characteristics of the excavation system. The study aimed at the elimination consists of using Gambit pretreatment software to establish the physics model for the excavation system for the purpose of predicting the effectiveness of longshort ventilation; applying discrete phase models of the theory of gassolid twophase flow and jet and using Fluent to simulate the law underlying the distribution of coal dust occurring in the conditions of different quantity and ratio of pressing air volume to absorption air volume; and different outlet locations of the pressing air and absorp tion air volume. The result may provide a scientific reference for the selection and arrangement of fan e quipment tailored for longpressure and shortpumping ventilation mode. Key words:excavating face; coal dust migration; gassolid twophase flow; fluent; discrete phase model 2345: 2016 - 08 - 01 6789: ˆ‰Š‹ŒŽ‘’(51474099) :;<=>?: “”•(1968 - ) ,–,—˜™,š›,œž,œžŸ¡¢,£¤¥¦:§¨©ª«¬®,Email:yongliliu1968 @ 126. com。 安全科学与工程·295· 476 0 %  $ # Ý ¯ ) ) ! 26 0 " Í¥、 ‰、 £、 •¢¦Š÷§· ¸¹ƒ†š¨。   , Þ ‘쁎®„ þ‘íÞ¦©ª« ¬ã,®”âý•摚—,¯‘   、   ­、 € ìð±•–—²§‘·³´µ’‘ ,¶Ü>‰Ã°æ©—·—í·¤ [1] †‡ˆ‰Š 。 ‹Œ Ž‘’“”•–—‘, ˜™‘𗆇 ¯¸¬•–—·‘, ‘ š—¹º 1 »。  ,  ‚ƒ„ Ž›œžŸ、¡¢£”¤¥¦;§¨Ž ©,ª«¬Ž®¯Ÿ °±²³´。 µ¶     ·¸¹º»¼½,Ÿ¾¯,¿ÀŽ Á Ãľ¯, ÅÕ–—‘ÆÇ ‡ÊË©, ÌͯŸ Î  Ï Ð Ñ Ò Ó  Ž,   Ô  Õ Ö Ì Í × ˆ Ø È“ [2] Ù ÉŽ   。 ÚÛ,Œ®ÜÝÞÔ߁à  , äåâ á⯟ã äŸ、•æçèé、æêëìž Fig. 1   1  Ventilation mode of tunneling face ØÙ,‹Œí© âîï。 2  ðñðòóô¯õö“”â÷øùú ûü,ÎàŽèéý、Žø¯þÅà 2 1  Žš—,Ž®ÿ~,}|·{š[\ Æ];}|·ÑÁ^_Ÿ×ˆÆÇ;çˆ ¼:+½­*¾¿å¬, ÆØ [5 - 6] : Ù£À{¼,¹Á `@ú?à 《 >÷ž 》 = 0. 25 m / s  [3 - 4] 。 ;¯õöÅ÷øùúûü < ©:/, ÷øùú 。 ÷ø ûü‘íÞ– “”ìž ùú¦, âý•æ‘ š—¾。 Úâ ý•摚—Ê , ” Gambit { . ;-à³þ, ,”éÐ (DPM) ; ” Fluent Ææ •Ÿ、Ɛ敝 。 1 þƐæêë­  ðñðòóô¯õö 52501 §€ ýÚ 4 849 m,ڂƒ}„,ø 6. 0 m × 4. 2 m,ø 25. 2 m2 。 ,”÷ø½Êûü †。 ÷ø½Ê· QMJ4260 ‡Íˆ þ‰Š;CMM10 - 30 ‹Œ—Ž‘}|·þ}’ “·‡Í  Ž ^ ” } |、 } ’ • ¢  Š; DZY100 / 160 / 135 ª–—˜«™š·‡Í™šŠ; Î ›«œž·‡Í™šŸ¡¢£œŠ, ɤƒ ·296·安全科学与工程 (1) ¼‘³[ÚÆª•´。 (2) ¦Ã‘、ÄÅÆÇ, ªÈÉδÊËÌ áÍ ÎÏÐÐÇ。 (3) ÑÚÒÓÔ,  ÕÖŸ×ØÚÆ µÙÂÖ¹。 2 2   2. 2. 1  Ž Á³* ÚÛÜà³ ,Ý ´ £œìž,”³ ¾)。 ({, ³Ñš¨ [7] ‡™ ,Þßà - ßà¨þßà - àáâã ¨,ŸäåÚÚÛæŽ¨,' Fluent Úé Ð( Discrete phase model) 。 ç   è ÚÛ,  ®ééÐ ,ê ÚÛÚéÐ, Á³Ú¡¢ 。 Ùëì¡¢éÐØÙ, ÎàéÐ  í´ ¾î?, Èå¬ è+½ ïðÈÉéЁ¡¢ØÙ。 Ú󣄾ñ, ”Å&ò¬àáâ㚨óô,õÀ, [8] öÀÚÛØÙ 。 2 2. 2  ®é”µ·æŽ÷ ԁ  Û5 Ü ÝÞ¤,ï:ß±²³ ´¢«¯ÌÅ 477 ­×Ø 。  Reynolds ,    1 t + Δt ∫ ( t) dt, Δt t  t = - (1) : t  ——— ; t——— -   -  = t  + ′, :′———  ,        (3) €‚ƒ '2 Fig. 2 3 2  , ­ ­, „ — 2 ( ) 1 2 ]^MN_H`aOJLb ¾¿—©ª«¬ 52501 É»ÌÍ´¢µ²Ê §žÂÎÇφ¿, ІÑÒӋŒ 。 ʤˋ。 (1)  (4) :ξ——— €[ - 1, + 1] ‚ƒ„ †‡; κ———†‡  ˆ ‰ˆŠ。 ( Velocity - Inlet) 。 ÕÒÓÖ× ÕÒÓ (2)     ˜ Õ Ò Ó Ö × € Ë ˜ Õ Ò Ó ( Outflow) 。 ‰Š‹Œ‹,  Ž ‘’“  ŒŽ„ ”。 •‘’Ž“”•– –—‹˜,’“‰ ,™— ’“š‰•›, ’˜™ Ž ­œž。 š›Ÿœž x、 y  z ¡‘Ÿ¡¢¢Ž ,£’‰¡£¤¥ UVWXHIYZ[\( Calculation model and meshing on excavation road way [5,7] 1 2 2 v = v + v′( t) = ξ( v ′ ) = ξ κ , 3 - Ž ¹ÊÉ  ÂÑԆ ­ b 。 ,m / s; :v———  - v ———  ,m / s; v′( t) ———   ,m / s。  «‘ (2) : - v = v + v′( t) ,  a 。 (3) Ø²ÙÚÛÒÓ, ز܉, ݖ‡Ø²ºÞß  0。 (4) ½˜» ˜»Õ²¤ÌÅࣲ, ÑÄÅ» 。 †ÑÌÅáâã‘Ÿ²: • ¤´¢ªµ²²Åâ, áÑ´¢ µ ÍÁÌÅ;䉷¸ 埯¶Ø²¤¦ ÎÅâ, á  Ñ · ¸ å Ï  Ð æ · ¸  Í Á  3  3 1 QRHIJST ÌÅ。 ¦§¨—©ª«¬®¯”°’—±²³ ´ ¢µ²¤¥­¦§ž,´¢¯¶±²¨,© 6. 0 m, 4. 2 m,€´¢ª› 60 m ”¯¶ «‘‚¬。 ®¯´¢ 、 ·¸ 、 °¹ ¶、º»¼½˜»¼±²³ 。 、¯ ¾ CFD , ¿´µ Gambit, ´ µ¶À·, ¸ˆ¹ºÁ»¼½。 ¾ ÌÅ”¶¤ç ­èÑ Rosin - Rammler ­,ç 1 × 10 - 6 m、 —ç 1 × 10 - 4 m、éç 1 × 10 - 5 m,  4 ¤¦ 0. 001。 Žž† 1. 93。 ’Ž  ‰ ¿´¢¯¶Ã»ÄŞƤ«­¦ÇÀ§ž ( Á  1) ,ƒÃÄÈÅ»¼‹Œ。 Æ Gambit ǽ ´¢ ¯ ¶  » ¼  , È É  。 « ‘ ¹ Ê, Ë Â 2 ÃÒê»—、Ò꽺»¼é¦、Òê ½Óԋ´¢µ²ÌÅ ­¢¢Ñ«‘, ÕÖ´¢µ²ÌÅ ­×Ø。 ‰ë‹Œ¤¦ ìí,«‘, †ÑÙî Dis play  Ú。 安全科学与工程·297· 478 ¹ 4 1 º » ¼ ½ “ ¾ ¾ ° 26 À ¿  ,  1   0. 5, 、      40 m, 400、600  800 m3 / min。  3         。              Fig. 4   4        Coal dust distribution with No. 1 conditions       Fig. 3 3                 Coal dust concentration distribution under different     wind conditions          3     ,            ,  , ­€ Fig. 5 ‚ ƒ  ‚ „    ‚ ƒ  ,    † ­€ ƒ‡ 。   -5 3 ƒ †ˆ‰ 5 × 10 kg / m 。 ‰ ˆ‰ 1. 0, А ‹ ‚Œ ,   ‚   Š        Ž ‘ ,  ‚ € ’   “     ” • “ “ ˆˆ ‚ ­€–— 。 ˜™š ›œ ‰‚‘ž  ƒ  , ”• ­  ‚  ‘ ž „ Œ ‚  。      40 m,    “ ,  ­Ÿ“ , ‚‘ž ›œ 。 € ­Ÿ  , ¡¢  £„Œ¤¥   ,   ¦ ˆ , ­ €   †  §,   ¡ ¢  †‡ ; “ ,  ­€   « †   ,  ¡ ¢ ˜ ™ š   ¨©ª ¨©ª  4 2  †‡ 。  600 m3 / min,  。 ¬  €  ,€     ­。  ƒ  ,  ‡ †§。   5c ’‰, , ˆ ‚«†µ“, ¡¢ –—¶¨, Š¢ ‚,Ž‘´‡‡ † “, “”•‚¤  ­,‹•Ž‘„Œ·,Œ‰Š ƒ š·¸ 4 3 。        600 m3 / min,    „  0. 3、0. 5、1. 0  1. 2 , 。 „Ž‘² ˆ 6 ’‰。           1 m,    20、30 40 m。 , ³ª´‡‰‚‘ž, ¡¢´ , (d2 )    0. 5    ƒ 4、5。 ·298·安全科学与工程 , †, †  1、15、 25 m;°‚,   Coal dust distribution with No. 2 conditions   40 m, (d1 )   ±„² ,  ­®¯。 °ƒ, 5           Fig. 6 6      Coal dust at different pumped air volume ratio Ó5 Ô ¾ÆÇ,:¯™ŽÀÁ‘̭ :  , 。  ,   1. 0 ,   , ­€‚ 。   1 , ƒ„  ,†   1. 0 ,­€‰ƒ‚‹ŒŽ˜‚ 。   1. 0 , ­€‰‚‹Œ Ž, ,‡ˆ­€‰ : 5 [2] 2007: 268. , , ³´. ±µ [3] —˜‰, ­€‰ ‚ , ­€‰ §¨ , ,­€‰ [5] †‡, ˆ‰Š, ¾ÆÇ, . È­–š›ÀÁ‘—ÉÊ Ž‘®, ³´, ’“”, . ‘­€‰ ö·Ë ¸¹º[ J] . ̕»°¼, 2001, 29(3) : 43 - 45. [7] –—˜, ™ š, Ž‘®, . – —Â‹ŒŽ › ”, ™  œ, žÍ. FLUENT ΋¡Ÿ¡­€Ë¢Ï ¢¦[ M] . : £‹ [8] 。  °°½, 2016, 26(4) : ö·[J]. »¼ °°½, 2010(8): 957 -962. œ’ “‹Œ。 (4) ,  ‚, ¾ƒ„. ¯™Ž†¿ÀÁ‘‹ŒŽ ‹Œ¼[J]. Ä´Å»¼ °°½, 2015, 25(6): 584 -587. [6] ¤。 š›¥, Œ¦§¨œ‹Œ© ;𛥠, ‡ˆ ª«„ , ”‹ Œ©† [4] ž‚ƒ Ÿ¡š› (3) š›š›¢‘ £ °°½, 2007, 12( S2) : 1 - 5. 368 - 372.   †。 (2) ‰­€™Ž ,   œ。 ­, € °   , ¶·¸¹º ö·[ J] . Ä´Å»¼ (1) –   ¬ . —  ® ¯ ° [ M ] .  : ‰ ¬ ± ² [ J] . »¼  š›,‡ˆœ “,”­€‰ ‘’ 。  [1]   •。 Š‹ŒŽƒ‚‹ŒŽ,   ‘’ “,”­€‰ •。  479 ö· ™£³,  : ÑÒ ¤, ™ °, 2004: 19 - 22. ¥. Fluent ¼Ð¦Ï¢¦Ë¢[ M] . °, 2007: 33 - 39.   (    ) 安全科学与工程·299·  28  1           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018  1  Vol. 28 No. 1 Jan. 2018  1   , (1.   1  , 2 ,  150022; 2.   1  ,   ,  400037) &:,     ,  、、, % , ‚ƒ„ : ­ , ­€,€‚­ƒ „。 „†‡ 0. 732 ˆ,­, ‰Š‹†‡ ˆ,   ‹。 Œ‰ŠŽ ‘‹’ŒŽ“。 '():Ž‘; ; ; ;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 01. 019 *+,-.:TD714. 3 /01.:2095- 7262(2018)01- 0097- 05 /2345:A Optimization research on coal dust concentration measurement device based on genetic algorithm Liu Dandan1 , Liu Heng1 , Li Dewen2 , Jing Ran1 (1. School of Electrical & Control Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400037, China) Abstract:This paper presents an attempt to address an inaccuracy inherent in the measurement of low concentration dust using the principle of electrostatic induction. The research building on Venturi effect involves improving the existing pipeline in such a way that there is the formation of contraction sec tion, throat section, and diffusion section to improve the speed of dust, with a consequent increase in the amount of induced charge ring electrostatic sensor; and, identifying the maximum value of electrostatic induction charge formula using genetic algorithm to develop an improved model, and thereby obtaining the optimal diameter of throat section. The results show that when the improved pipeline with the diameter ra tio of 0. 732 would have the largest induction charge of the electrostatic sensor; and the closer the charged particles are to the tube walls, the greater the amount of induced charge is. The improved device may im prove the detection limit of dust concentration. Key words:coal mine; dust concentration; electrostatic induction; dust sensor; genetic algorithm 6789: 2017 - 11 - 27 :;<=:(51374099) ;  #>?@AB:  ·300·安全科学与工程  (1978 - ) , ,   ­€‚ ƒ„(2017YFC0805200) ; (2016YFF0102800) †,‡ˆ,‰Š,‹Œ:­€  ,Email:liudandan2003@ 126. com。 98 Î † Ï Ð Ñ    Ó 28 Ô Ò »†。 0  1. 2   ’ Yang Yong ÂÇ ’“Ä“ 1 ” ,  [12 - 16] ¾ˆ 。  。  ,  [1]     。   、 β   、 [2]  。  ;    、­  , ; ⠁  [3] € 。 ‚,  ƒ „   - 。  [4 - 5] † ‡ Š‹ŒŽ‘ ­€Ž‚ ˆ , ‰ ˆ ’“”•– [6 - 7] —。 ˜ƒ ˜™ „ Fig. 1 𐕐›œ, Ž‘  ­€ Ž‚ —。   ,ž —Ÿ, ­¡¢, £¤  2016 ‚ 10 ¥ 1 ¦§ 《  。 ¨》 ©ª ® †‡—«¬ˆ 3 [8] ¯ 2. 5 mg / m ,   ‰¯ , °– 1 Structure of loop type electrostatic sensor ‹†,¿¥½ ÆÇÈÉÊ ˆ‰ (  ¨ ›œ˜™¢  z + 0. 5b - ( ( z + 0. 5 b ) 2 + F2 ( x,θ) ) 1 / 2 z - 0. 5b ) d θ, ( ( z + 0. 5 b ) 2 + F2 ( x,θ) ) 1 / 2 ˆ šŠ–š—˜¹º, š »†€™‡, ’ ˆš ­ Z———Š b———¦¨ ; q———¦¢; ,   x———¢š¦ Š‚›‹Œ,­,œŽ¿ž 。 ¾  Š®‚›»†, ‘ŸŠ–, »­¡ƒ ¿ –Š“ „­¢€。 ±  ÀÁ³¾ ½ž (2) v š« T §; 、 ޽‹€ˆ( „’“) ‹€ˆ (  [11] 。 „ ¾’“) Œ   (1) :Q in ———¦š; 、 ® ‰,¼”• ( Š [9 - 10] 。 )  š dq π 0. 5d - xcos θ ) ∫ ( 2 4π 0 F ( x,θ) F ( x,θ ) = [ ( 0. 5 d ) 2 + x2 - dcos θ ] 1 / 2 , , š·¸ šŠ“ •›œ: „、’“„、”„­Ž, µ•–’“„  ¡¶。 1. 1 —Ň ›•, ˉ£ Qin = -  。 ¾ƒ ˜™š,¥½Š“ƒŽ‚½ Š‹, ±ŒŽ§, Š‹ ­Ž, ³€´‚ƒ‘ 1  ›œ•šŠ–£¤–  ²  d———¾ƒ¦; —©Š; θ———Žš—ª。 2  •ˆ(1) (2) œ,šŠ ž ‹Ä“ 2 ”, ,‹Šƒ© ŒÌ,ÍЁзÍ,  , 安全科学与工程·301· ¹1 º ˜,:  99 »‹  :  ,、、,  3 。 v1 A 1 = v 2 A 2 , (3) D2 v1 , d2 (4) : v2 = :A1 ———; A2 ———。 (2)   D  14 cm,  L1   L3  20 cm , L2  30 cm,d / D  , v1  4 m / s,Z  , Z = v2 ,b  2 cm,x  1 cm( ­ x €‚ƒ) 。 3 2 Fig. 2  Mathematical model of loop type electrostatic sensor  €„,  , †‡,ˆ‰Š  ‹ ——— 3. 1    ‡Œ。 1975 Ž  ‘ J. Holland ’“ „,­”•–— €‚˜ ƒ。  „ ™š†› ™ 、›ˆžŸ,‰ ¡š‡, Š‹Œ‡ ‡œ– Fig. 3 3  Improved model of loop electrostatic sensor  4 。 ,d 𢋠€Ž¤  ( š†、 ›ž ) ­¥¦‘,§–¦š‡,¥  ¨‡,©ª«Š‹Œ 3. 2  5 。 ,L1  ,L2 ,L3 。 ­, £‰ ‹‡¬ (1) € [17 - 18] 。 5  , ­。  , ’ °€›‚±€。 °€“‰°” €®¯© ®¯‡,‚±€ˆ‰ 0 › 1 ƒ ”®¯š‡。 ²³, °€ Fig. 4 4 ‡´, ‚±€®¯ ‡´。 ®¯†‡„  Structural parameters of improved model of loop electrostatic sensor †‡ (2) •–Ч– ƒ§– N  ­,N (1)    (3) µ  , v1 ,  v2 ,  v2 ·302·安全科学与工程    ‡€§– ­ , ‰ ­。 †‡›†— †‡¶Œ‡‡, ¶¡ ˆ†—。 €†¢‹—® ¯, ·¸‰†‡: 100 ® f( x) = { ¯ ° u( x) - C max ,u( x) > C max , 0, ± (5) :C max ———; u ( x ) ———。 ²  ³ ³ ,  , ­€‚  ε , ;   ‡‚­ 4 µ 28 ¶ ´ ƒ„ †‡, , ,ˆ。   Š,  ‰ ‹ Œ ­ Ž。 4. 1  ‘,  10 € ,  80, 100,  0. 6,  0. 01, ’“”‚ 1. 6 GHz •,4 GB –ƒ,„— Matlab 2013a。 4. 2  (1) Ž­†˜ † ™š‡›š‡, ’“,„ˆ‰ 6 Š‹。 5 Fig. 5  Flow of algorithm (4)  ,      :     N    P op = 6 { a1 ,a2 ,…,a n }, a i  g ( a i ) ,  : Ps ( ai ) = g ( ai ) n g ( ai ) ∑ i =1 ,i = 1,2,…,N。 (6) ( P c ) ,   , , Pm ) 。 (6)           Œ„’“­Ž, ™Œ‹ (  ,  。 (7)   :  ‘  0. 032, ­ d  10. 248 cm, œ‡ž ’“ˆ”Ÿ ‘¡•–— x  1 ˜™’š, ¢ x Ž­ £¤š,x ¥Œ 1,2,…,5,¦ §’“† d    , 0. 001 ~ 0. 010。  Simulation results 10. 248 / 14 = 0. 732。 (5)   Fig. 6  ,› 1 ›‰ 7 Š‹。 Œ› 1 ›‰ 7 ­Ž,x ¨‡Ž­ £¤ (2) ,­œ。 © ™ Œ d = 10. 248 cm,ž ‘ªž« ¬‡© x  Q in  £¤,Œ x  1,2,…,7,ˆ› 2 ›› 3 Š‹。 安全科学与工程·303· L1 M ïðð,ö:÷ÀÁÂý{£¤¥”§ 1 Table 1 101 ¨Ԋ x  Influence of x on optimal throat diameter x / cm d / cm 1 10. 248 2 10. 256 3 10. 245 4 10. 253 5 10. 244 Fig. 8 8   Comparison of induced charge before and after improvement  3 ƒ 8 , ‰   , Š‹Œ ƒŽ,‘’Š“”•­。  8 ,–  —˜, ‰ •­™ 7 x  š 1. 578 ›, œžŸ¡ 2  x  5 Fig. 7 Table 2 Effect of x on optimal throat diameter  x effect of pre improvement device on charged x / cm Q in / C 1 0. 020 2 0. 026 3 0. 032 4 0. 039 5 0. 045 6 0. 048 7 0. 056 3 Table 3   x  –•¢£¤¥” ¦§˜‰¨©ª•«¦§¬®。   (1) ¯°±ª§ ²¢¥”£¤³ ´µ¶·,¸¹º»¼½¬¾,¿ ºÀÁÂÃĹžÆÇȄ。 (2) ÉÊžË  ÌÍÎËÏÐÑ Ò x °ÓÔÕÖרÙ  Q in ÚÛ。  ÌÍÎËÏÐÑÒ x °ÓÔÕÖרÙÜÝ ÞÚÛ, ß  à á Ñ Ò     ­。 (3) °â‰ã, –—ä  x effect of improved device on charged åæçè,   ‰     é   š     1. 578 ›,œž’êëªâ±ª•« x / cm Q in / C ìí¥”§ 1 0. 032 : 2 0. 040 [1] 3 0. 050 4 0. 063 5 0. 079 [2] [3] ·304·安全科学与工程 ­。 €‚ [4] [5] èî。 ïðð, ñòó, ôõ», ö. ÷øùúû£¤ü ”§  2  7 ,    ,  ,   ,  2 ƒ 3 „ ,† 8 ‡ˆ。  ¥ ¨Ԋ[ J] . ýþÿ~, 2016, 41(7) : 1866 - 1870. ÷}|. {º£¤¥”¦§[\[ D] . ]^_: ]^_`@ ­ÿ, 2012. ? >, =<;, :/.. ý{-裤¥”Ì£¤á”§ ,ÉÊ[ J] . +*`@­ÿÿ~, 2017, 48(4) : 592 - 597. )(', &%, $#". !0#123É45 6[ J] . 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Measurement of velocity and concentration (  ) 安全科学与工程·305·  27  3           Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017  5  PM2. 5  , , May 2017  , (  , Vol. 27 No. 3   ­€ 150022) ": ,  ­€ ‚ƒ„ †‡ˆ‰Š,‹ Œ Ž‘’“”•–—˜ Ž‘™š›œž PM2. 5  Ÿ¡¢。 £¤¥¦:§¨©ª PM2. 5 « ¬, ®¯°±²³±2. 5 μm ,  ! ´µ PM2. 5 ¶«·ž¸,¹º™ PM2. 5 ¶»¼½¾¿²ÀÁ©ª,。 à ÄÅÆˆ ÇÈ ɍ‚ÊËÌÍÎÏЍÑÒ。 #$%:PM2. 5 ; ®¯; ; «; ¾¿ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 03. 024 &'()*:X51; O35 +,-*:2095- 7262(2017)03- 0321- 03 +./01:A Influence of measurement port wall roughness on flow characteristic of PM2. 5 Liu Dandan, Hao Wenliang, Tang Chunrui, Jing Ran ( School of Electrical & Control Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is aimed at addressing the measurement precision resulting from the change in measurement port roughness triggered by the longterm use of optical dust meter. The study drawing on the hydrodynamics of gassolid twophase flow theory analyses the flow characteristic of PM2. 5 with the dif ferent roughness in measurement port using the turbulence model and discrete phase model of Lagrange. The results show that, compared with the velocity of PM2. 5 near the smooth wall, there is a decrease in the velocity of PM2. 5 particles near the measuring port if the absolute equivalent roughness is greater or smaller than 2. 5 μm, and some of PM2. 5 particles are more likely to deposit or strand in the wall of meas urement port, affecting the measuring accuracy. The study could provide a necessary basis for the design of the gas path of related monitor device. Key words:PM2. 5 ; absolute equivalent roughness; measurement port; velocity; deposition £¤¥¦§¨©ª«¬, ®¯°±²³ ¥¦´µ®¯¶·¸。 ®¯¹º»³ ¼½¾¿¹,ÀÁÂÃÄÅÆ 2. 5 μm ÇÈ [1 - 4] 。 ¾¿¹É³ PM2. 5 。 PM2. 5 •ÊËÌÍ ÎÏ, PM2. 5 Ð‡ˆÑ³Ò»。 ÓÔ¢ ÕÖ ×,ØÙÚÛÜÝ,ÞßÝ 2345: 2017 - 04 - 03 6789: ‚ƒ„ †‡ˆ‰Š(12511477) :;<=>?: ‹ŒŒ (1978 - ) ,Ž,‘’‚“”•,–ƒ—,˜™,‡ˆš›:œžŸ¡¢,Email:liudandan2003@ 126. com。 ·306·安全科学与工程 322 õ ö ÷ ø ,  [5] ,   。  , ­€、‚ƒ„ ú í 27 û î”ßà“èì,흔ßà“Ö×, ­¿¤š ù – É É ïЀÂ。 è쳋ߓ 1. 165 kg / m 。 Ö× 3 ïÐ € Â ß ¿ Ñ ð: ³ ‹ 2 700 kg / m , ‚ ƒ „ 3 †‡ˆ [6] ‰Š‹。 ŒŽ‘ ’“”•‰Š‹–— 3% ˜™• 1 200 J / ( kg·K) , œžŸ¡¢。 £¤‰Š‹¥¦§ ‡ˆˆ¨©ª,«¬®ƒ‹、®©¯° “ 0. 8, ̈‰Š’。 ÝÇ‹ëñޓ 0. 5, š› ±²³‹´。 µ•¶‰Š‹¥¦§® [7] ƒ‹·¸¹ , º», ¼ ½µ•¶‰Š‹¾ ¿±À    ‰ Š ‹ • PM2. 5   š › Á   ¡¢。 ‹“ 0. 044 kg / ( m · s) , †ƒ ‡ 0. 3 W / ( m·K) ,± 1% ,©‡ Volume ŒŽº‘“ 0. 5,Pressure  Momentum ±’ “ 0. 3  0. 7, ̈Š’。 “”•‹ß“ 0. 001, ß ¿ –—: ßà“ê‹, “ë ,̈§Š’“˜。 Ö×ޓ 2. 5 μm, è ìꋓ 5 m / s,Ö×ꋓ 4 m / s。 Ö× 1  1 1 @ABCDEFG( ™šÝ›ßà R a ±’“ 0、100  0. 25 μm,̈ ‰œž 。 Ÿ¡Ýß¿‰Š‰ [9] [8] ÃÄŽÆÇÈÉʋË ÐÑÒ 1 ÓÔ。 , ÌÍÎÏ Š¢“£‰Š¢ ˆ‰œž , Ì®ƒ‹–— 2. 5 μm, Ì 。 ¤¥‡ ,Fluent Õ½¦”§ò½ ‡±é¾¨©ª«”Ö׬š, ®¯Ö×  ò½ëé:  dvp g i ( ρ p - ρ) = F D ( v - vp ) + + Fs , dt ρp     Fig. 1 '1  :v———èìšê; v p ———‘ê‹; F D ( v - v p ) ———°±²‘³´µë; HIJKLMNO Structure of experiment instrument g i ———š‡¢¶ i éóë; Õ½ Gambit •ÈÉÖ×ʋËØÙÚÛ ÜÝ , §Þßà“ 0. 03 m, “†áâãäåÃÄæ  , àГ 2D ·ÝÇ 。 •Í ÎÝÇØÙ    ± , º “ È É    à  ç  Í Î ¥ è    , Ó ¯ Å ½ Elements: Quad  Type:Map ±é 。 ß¿ 2 “1 mm , 10 500  。 ß¿  , “ê àÚÛÝÇ “š  ,  “š ‹ ,   “  ë   。 š ÓÔ 。 ÝÇÑÒ 2 ρ p ———³‹; ρ———è쳋; F s ———‘·¸š´®·­ò½ë。 2  2 1 WXYZ Ò 3 “¹—ð PM2. 5 ‘¬º Ò。 ôÒ 3a œ», ¶ßà“‹ëȼ ½,¾ R a “ 0 ›,®¸¿ PM2. 5 ꋓ 3. 23 m / s。 ”¹ê‹ð, ÃÄ ßൕ ¶‰Š‹±’“ PM2. 5 Þ 10 ~ 100 À,®¯  PM2. 5 ê‹Á“¸。 ¶Ã R a “100 μm, Ä Fig. 2 1 2 '2 Ÿ¿ PM2. 5 ꋓ1. 08 m / s,Ɨȼ >PQRCS Simplified model of flow field CTUV Õ½ Fluent •ÈÉÖ×ʋËØÙÝ ,ÃÄŽÝǕèì PM2. 5 ”ØÙ ¹Ý, ß¿šÝǓ k - epsilon (2eqn) 。 í ›ê‹ ( Ò 3b) 。 ßൕ¶‰Š‹ ­ “ PM2. 5 Þ 1 / 10 ~ 1 / 100, ®¯ PM2. 5  ê‹Á“”¸。 ¶Ã R a “ 0. 25 μm, ôÒ 3c œ »,»›ê‹“ 2. 03 m / s, Ɨȼð PM2. 5 ê ‹, Ÿ – — R a > 2. 5 μm ›  ®  PM2. 5 ê‹。 安全科学与工程·307· ×3  ÄØØ,°: „ ­€£: a                      b 3 c R a = 0 μm R a = 0. 25 μm  PM2. 5   。 ,PM2. 5     †‡。 2 2 ­€ ‚ ƒ ,  „ PM2. 5      ,    ƒ Ž‘’,Š‹Œ(  2. 5 μm) 。  [1] [2] : «†¬, †®. PM2. 5 Wang Chengfu, Shi Xiaodong. Harm and trapping strategy re search on tiny dusts PM2. 5[ J] . Applied Mechanics and Meteri ¿´µ, ¶ ¹, °. º» PM2. 5 ‚¯、†‡、µ¶¼ ·, ¸ ½°ÀÁ[ J] . ¾¿Ã, 2016, 44(12) : 148 - 149. ÄÀÁ, ©Ã. PM2. 5 [5] ÅÆÇ. È ¸¹‘·°ÀÄ[ J] . ¾¿ Ã, 2012, 23(40) : 22 - 23. řɃʽËÌ , 2014: 50 - 59. ª«¸¹[ D] . ÍÎ: ÆÏ ÇÆÈ. ”ÉÐÊ·Ëѽ¦ƒŽ·„ÒÌÊ ­ €[ D] . ÏÓ: Ô®, 2000: 102 - 103. ÕÖ×, Ø € Ô, ÙÚÛ, °. ½Ü¦ ݲ§Í­ FLUENT ά‘¸¹[ J] . Þß Ã ², 2015, 44 (6 ) : 101 - 102.  PM2. 5  [8] Enlarged picture of PM2. 5 flow in roughness element “ˆ 4 ”, •–— ƒ˜ƒ  ,  „ PM2. 5 ™ƒ  ·308·安全科学与工程 ‚¯、µ¶·°±²³¸¹[ J] . º»¼š½¾, 2014, 39(7) : 93 - 94. [4] [7] ­ƒ€Ž,š›ƒƒ˜ ™ als, 2011, 88(8) : 503 - 508. [3] [6]   PM2. 5  „ PM2. 5 ,   PM2. 5 ¦££¤  §¨© ª,³´­€。   ˆ 4 ‰Š‹Œ 100 μm  PM2. 5 Fig. 4  ­€œ。 (2)   ­€ž PM2. 5  Ÿ ,¡ ,¢•  2. 5 μm , „ PM2. 5 £¤。 ¥”£  4 ¤ ±—² ­€。 š PM2. 5  ˜, 2. 5 μm  PM2. 5 1 m / s™  2 m / s š, 2. 5 μm  PM2. 5 ™š。  2. 5 μm  PM2. 5 ™ ›Š R a = 100 μm ,,Fluent   2. 5 μm ,PM2. 5    (1) – urement port  „ PM2. 5 ™ ®”。 Picture of PM2. 5 trajectories beside wall of meas   ¥Œ¦,§¨£   [10]  Ž。 ©ª«¬‘ ®’𓝰 ”• 3                       323 ­€ †,œ ™ ‡ˆžŸ‰Šƒ‹。 ,¡• PM2. 5 ™¢ PM2. 5                      Fig. 3  PM2. 5 ƒŽÌÊ Ž、‚ƒ [9] [10] à¼Ãáâžã¸¹Ïäåæ. –çèéêÐÑ ëì[ P] . ÒíÓ: 204044034, 2014 - 12 - 24. îïð, Ä ñ. Ôò˃˜ƒŽÌÊ ­€ [ J] . Òóôò, 2015, 26(9) : 1210 - 1213. “ ¯, õöÕ, ÷èø. ªÜƒŽÌÊ €[ J] . ¿ÃÖ, 2008, 59(1) : 25 - 30. (  ­ ) 第 28 卷 第2 期 Vol. 28 No. 2 黑 龙 江 科 技 大 学 学 报 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 年 3 月 Mar. 2018 凡口铅锌矿井下破碎硐室除尘系统的实验研究  罗振江1 , 陈智雄1 , 宁赛力1 , 吴志荣2 , 郭 华2 (1. 凡口铅锌矿, 广东 韶关 512325; 2. 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院, 湖南 湘潭 411201) 摘 要:针对凡口铅锌矿 - 680 破碎硐室作业空间粉尘污染问题,分析破碎设备产尘点,通过 设计合理的隔尘和吸尘罩,研发了适合井下破碎硐室除尘的多级共振弦栅板湿式除尘装置,将除尘 净化后的风流引入井下循环利用,有效地控制了粉尘的扩散。 结果表明:改造后的破碎硐室粉尘浓 度符合国家职业卫生标准要求,除尘器总尘效率达 99% 以上,呼尘效率达 97% 以上。 经除尘净化 后风流中的含尘浓度满足井下进风流风质标准。 该研究有效地解决了凡口铅锌深部通风量不足的 问题。 关键词:破碎硐室; 粉尘; 控尘; 除尘系统 doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 02. 005 中图分类号:TD714. 4 文章编号:2095- 7262(2018)02- 0148- 04 文献标志码:A Experimental study on dust removal system in underground crushing cave of Fankou leadzinc mine Luo Zhenjiang1 , Chen Zhixiong1 , Ning Saili1 , Wu Zhirong2 , Guo Hua2 (1. Fankou LeadZinc Mine, Shaoguan 512325, China; 2. School of Resource Environment & Safety Engineering, Hunan University of Science & Technology, Xiangtan 411201, China) Abstract:This paper deals mainly with how to address the dust pollution in the work space of Fank ou leadzinc mine - 680 crushing cave. The research underscores the analysis of the dust source zone of crushing equipment, and the design of reasonable dust isolation and dust hood in a way that leads to a wet dust removal device of multilevel resonant grille suitable for the dust removal in underground crushing ca ve. The results show that the improved crushing cave has the dust concentration up to the requirements of the national occupational health standard; the dust collectors operate with the total dust removal efficiency of above 99% , contributing to the respirable dust removal efficiency of above 97% ; the airflow after dust removal and purification has the dust concentration of up to the air quality standard of the underground air supply; and introducing the airflow after dust removal into the underground mine for air recycling could provide an effective control of the dust diffusion. This research could serve as an effective solution to in sufficient ventilation occurring in deep Fankou leadzinc mine. Key words:crushing cave; dust; dust control; dust removal system 收稿日期: 2018 - 01 - 20 第一作者简介: 罗振江(1966 - ) ,男,湖南省邵阳人,工程师,研究方向:地下金属矿开采,Email:979675654@ qq. com。 安全科学与工程·309· 第2 期 罗振江,等:凡口铅锌矿井下破碎硐室除尘系统的实验研究 大型金属矿山在井下开采过程中,为便于矿石 的提升,一般在井下设置破碎站进行粗破 [1 - 2 ] 149 矿仓下溜矿石到链板机处产尘;二是给矿机输送矿 。 破 石到破碎机入料口处产尘;三是破碎机破碎产尘;四 碎过程 中, 产 生 较 多 的 粉 尘, 造 成 工 作 环 境 污 是破碎后的物料卸放到矿仓中因冲击作用产生扬 染 尘。 由于粗矿仓溜矿口、给矿机卸料口无封闭,破碎 [3] 。 目前,关于井下破碎站粉尘污染问题,主要 [4] 。 通风排尘 系统直接安装在细矿仓上,多处无密封,导致粉尘扩 措施将含尘气流直接排至回风巷,回风流被污染,破 散;又由于破碎机卸料口距矿仓底有较大的高度,破 碎站常用的传统除尘器由于除尘效率达不到井下进 碎后的物料下落至矿仓过程中产生冲击气流,导致 采用通风排尘和除尘器除尘的措施 风流风质的要求 [5] ,除尘后的风流也只能排入回风 巷。 凡口铅锌矿 - 680 井下破碎站采用通风排尘方 粉尘扩散。 而破碎系统用 1 台 11 kW 的局扇抽风, 主要用于抽出破碎矿石下溜至细矿仓的粉尘,由于 法控制粉尘,由于每台破碎机只在细矿仓上部设计 细矿仓口暴露面积大,吸气流场小,不能控制整个矿 了一个吸风口,破碎系统产生的扬尘得不到有效控 仓口负压,控尘效果差。 制和捕集,造成破碎硐室环境较差。 为了改善破碎 硐室的作业环境,确保工人的身体健康,笔者改进破 碎硐室的除尘系统,使岗位粉尘浓度达到国家卫生 标准[ 6 ] ,满足除尘净化后的风流风质井下循环利用 的需要。 1 Fig. 2 尘源特性 凡口铅锌矿 - 680 破碎硐室安装两台 ZBG 板式 给矿机,两台 PEF600 × 900 颚式破碎机,破碎的矿 2 石直接下溜至细矿仓。 原设计在破碎机卸料口附近 设置了吸风口 [ 7 ] ,吸风口直径为 400 mm,吸风管 图2 - 680 矿石破碎工艺流程 Technological process of ore crushing 除尘系统 考虑到井下空间有限,加之粉尘具有黏性,应选 为 400 mm,每台破碎机配 1 台轴流风抽风机,型号 择合适的除尘器。 除尘系统的布置与运行不影响生 量 223 ~ 133 m3 / min,抽出的含尘风流直接排至回 好,不仅要保证操作岗位及整个硐室的含尘浓度达 为 FK - No4. 0,功率为 11 kW,风压 274 ~ 3 040 Pa,风 产,同时便于设备检修。 尽可能节约用水,除尘效果 风巷,见图 1。 到国家职业卫生标准的要求[ 6 ] ,而且,除尘净化后 的风流达到井下进风流的风质标准的要求 [ 5 ] ,满足 井下循环利用的需要。 2. 1 控尘方案 破碎 硐 室 除 尘 系 统 应 遵 循 先 控 尘 再 除 尘 原 则 [ 8 ] 。 通过设计合理的吸尘罩 [ 9 ] , 计算合理经济 的吸风量,在吸尘罩内形成负压,让较大颗粒的粉尘 在吸尘罩内经缓冲自行沉降下来进入生产工艺,不 易自行沉降的微细粉尘被吸尘罩吸走进入除尘器进 行净化。 通过井下实测,破碎系统最大的产尘点是颚破 图1 Fig. 1 机的下料口及矿仓,为了控制粉尘逸散, - 680 破碎 破碎硐室平面布置 Floor plan of crushing cave 凡口铅锌矿 - 680 破碎系统破碎流程如图 2 所 硐室采用吸尘罩 + 密闭门 + 密闭罩的控尘方法。 在 颚式破碎机喂料口设置侧吸罩,控制给矿机下溜矿 石产尘。 在给矿机尾部设置密闭罩,控制粗矿仓溜 矿产尘及细矿仓上扬粉尘,密闭罩采用活动结构,方 示。 上部粗矿仓矿石下溜到链板给矿机,链板给矿 便设备检修。 在颚式破碎机与细矿仓口之间设置密 机输送到颚破机破碎,破碎后的矿石下溜至细矿仓。 闭门,控制细矿仓负压,防止细矿仓口上扬粉尘扩 破碎过程每套破碎系统有四个主要产尘点:一是粗 散。 密封颚式破碎机机体下部与细矿仓口之间的缝 ·310·安全科学与工程 150 黑 龙 江 科 技 大 学 学 第 28 卷 报 隙,防止细料仓粉尘上扬与扩散。 在细矿仓口设置 此,除尘装置的除尘效率要高,以满足井下进风流风 吸风罩,控制破碎后卸放矿石产生的扬尘及细矿仓 质标准的要求。 为此,设计开发卧式多级湿式共振 因冲击产生的扬尘。 弦栅除尘器,该除尘器由风机部件,进风口变径管, 除尘系统设计 壳体,第一、二级喷雾,第一、二级共振弦栅过滤,第 2. 2 - 680 破碎硐室除尘系统由吸尘罩、风管、调节 阀门、风机及除尘器组成。 其除尘系统轴侧图如图 3 所示。 一、二级挡水板,除雾板及供、排水管等组成。 其除 尘流程如图 4 所示。 Fig. 4 图4 卧式多级湿式振弦栅除尘流程 Dust removal process of horizontal multistage wet resonant grille 高压喷雾产生的水雾喷向共振弦栅,雾滴不仅 与风流中的粉尘结合凝并,并在栅弦间形成水膜,所 有含尘气流在穿过水膜的过程中被水膜捕获,同时, 图3 Fig. 3 破碎硐室 1 # 除尘系统轴侧 Axial diagram of dust removal system in crush ing cave 1 # 形成的下降水流,清洗被弦栅捕集的粉尘。 弦栅过 滤后仍有一部分含尘水雾,水雾含尘,需要进行脱水 除雾,不仅再一次起到了除尘的作用,同时排出的清 洁空气不含水雾。 为了提高除尘效率,采用两级喷 由图 3 可见,吸尘罩及管道尺寸的选择如下:破 雾除尘和脱水除雾除尘。 碎机卸料口吸尘罩口尺寸为 1 000 mm × 800 mm。 该卧式多级湿式共振弦栅除尘器阻力小,效率 考虑卸料 时 物 料 及 粉 尘 的 速 度 较 高, 根 据 设 计 手 高,耗水量小,利用矿井上部水仓静压水,不需增加 册 [ 10 ] 的要求选取吸捕速度,由于罩口周围没有封 闭,罩口距扬尘点处的距离较远,罩口风速取4 m / s。 水泵,耗水量仅为 3 t / h。 其除尘器技术参数见表 1。 表1 吸尘罩的抽风量为 14 256 m3 / h。 卸料口主吸尘管 Table 1 道直径 500 mm,管内风速为 20. 17 m / s。 破碎机 喂料口的侧吸罩口尺寸为 800 mm × 600 mm,罩口 风速 2 m / s, 抽 风 量 为 1 720 m3 / h。 管 道 直 径 除尘效率 / % 供水压力 / MPa 耗水量 / t·h -1 功率 / kW 3 除尘器 -1 结构阻力 / Pa 抽 风 段 管 道 汇 流 后 并 入 总 管, 汇 流 后 的 风 量 为 2. 3 数值 处理风量/ m ·h 速为 18. 42 m / s。 喂料口抽风段管道与板式给矿机 3 600 mm,管内风速为 18. 64 m / h。 wet resonant grille dust removal device 3 抽风量为 3 000 m3 / h。 管道直径  240 mm,管内风 18. 47 m / s。 总 风 量 为 18 976 m3 / h, 总 管 道 直 径 Technical parameters of horizontal multistage 参数  180 mm,管内风速为 18. 78 m / s。 板式给矿机尾 端采用全封闭式的双开密闭罩,方便检修打开,设计 4 700 m / h, 管 道 直 径  300 mm, 管 内 风 速 为 卧式多级湿式振弦栅除尘装置技术参数 3 20 000 < 600 > 99 0. 4 3 22 实验结果与分析 将除尘器安置在 - 680 破碎硐室靠新副井侧巷 除尘系统中,除尘器是主要设备之一。 凡口铅 道中,利用风机通过吸尘总管把含尘气体抽至多级 锌矿破碎站位于井下,粉尘有一定黏性,因此,要求 卧式多级湿式共振弦栅除尘器进行净化处理,经净 除尘器能处理黏性粉尘,同时方便清理与维护,以及 化并脱水后的气体排入新副井风流循环利用,安装 除尘净化后的空气进入井下风流系统循环利用,因 在井巷中的除尘器如图 5 所示。 安全科学与工程·311· 第2 期 151 罗振江,等:凡口铅锌矿井下破碎硐室除尘系统的实验研究 粉尘。 只有设计合理的隔尘罩、吸尘罩及排风量,控 制粉尘的扩散,才能保证井下破碎硐室粉尘浓度达 到国家职业卫生标准。 (2) 井下环境复杂,空间有限,粉尘具有黏性, 必须使用适合于井下特殊环境使用的除尘装置。 在 单级除尘效率达不到要求时,可采取多级除尘、脱水 图5 Fig. 5 和除雾的组合措施,以满足高效除尘净化的要求。 安装在井下巷道的除尘器 Dust collector installed in underground roadway 规范中规定最大超限倍数为 2。 通过改造,取 得了较好的除尘效果。 改造前,破碎硐室总尘和呼 尘超限倍数分别为 10. 14 和10. 10,改造后,经采样 测定,不仅破碎硐室粉尘浓度符合规范 [ 6 ] 的要求, 经除尘净化后的风流还满足了井下进风流风质的要 求 [ 5 ] 。 除尘器除尘效率 η 满足矿用除尘器通用技 术条件 [ 11 ] 的要求,检测结果见表 2 和表 3。 Table 2 表2 1 # 除尘器进口 1 # 除尘器出口 2 # 除尘器进口 2 # 除尘器出口 0. 5 mg / m3 ,满足井下进风流风质标准的要求,可引 入井下循环利用,能有效地解决凡口矿深部通风量 不足的问题,提高井下风流利用率。 参考文献: [1] [2] 39. 75 ρ c / mg·m - 3 6. 50 99. 32 0. 27 42. 82 η/ % 7. 35 [4] [5] Table 3 状态 comparison of before and after modification 改造前 总尘 呼尘 改造后 总尘 呼尘 4 超限倍数 12. 14 10. 10 0. 07 < 0. 07 ρ C - TWA / mg·m -3 2. 95 1. 08 0. 07 < 0. 07 2 2 2 2 1. 0 0. 7 1. 0 0. 7 [7] 结果 [8] 不合格 [9] (1) 井下破碎硐室粉尘的治理,关键在于控制 ·312·安全科学与工程 旭. 金渠金矿破碎车间除尘设备的改造 中国国家标准化管理居委会. GB / T 16758—2008 排风罩的分 类及技术条件[ S] . 北京: 中国标准出版社, 2008. [10] 张 殿 印. 除 尘 工 程 设 计 手 册 [ M ] . 北 京: 化 学 工 业 出 版 社, 2010. 合格 论 齐振龙, 张树林, 郜 及应用[ J] . 黄金, 2012, 33(1) : 35 - 37. 不合格 合格 长沙有色冶金设计院采矿科机械组. 凡口铅锌矿井下破碎硐 室的风流净化[ J] . 工业安全与环保, 1974(3) : 60 - 61. [11] 结 国家安全生产监督管理总局. GBZ - 2. 1—2007,工作场所有害 国标准出版社, 2007. 职业接触限值 最大超 ρ PC - TWA / 限倍数 mg·m - 3 国家安全生产监督管理总局. AQ2013. 1—2008 金属非金属地 因素职业接触限值 - 第 1 部分:化学有害因素[ S] . 北京: 中 Dust weighted average concentration detection 检测项目 金龙哲, 李晋平, 孙玉福, 等. 矿井粉尘防治技术[ M] . 北京: 社, 2008. 改造前后粉尘加权平均质量浓度检测对比 检测结果 斌, 等. 破碎硐室粉尘浓度空间分布规 下矿山通风技术规范———通风系统[ S] . 北京: 中国标准出版 98. 23 0. 13 陈举师, 蒋仲安, 杨 科学出版社, 2010. [6] 表3 李志超. 井下废石破碎系统在宝山矿深部开采中的应用[ J] . 律的数值模拟[ J] . 煤炭学报, 2012, 37(11) : 1865 - 1870. 97. 38 0. 17 99. 29 0. 30 [3] 呼尘 η/ % 军. 铁矿井下 破碎系 统设计 [ J] . 矿 业工 程, 2012, 10 金属矿山, 2011, 423(9) : 9 - 11. Dust removal effect of dust collector ρ z / mg·m - 3 秦 (1) : 66 - 68. 除尘器除尘效果 总尘 采样地点 (3) 破碎硐室除尘净化后的风流总尘浓度低于 煤矿安全标准化技术委员会. MT159—2005 矿用除尘器通用 技术条件[ S] . 北京: 中国标准出版社, 2005. ( 编校 李德根)  24  4  Vol. 24 No. 4          Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014  7  SDS  , , July 2014  , , (  ,  150022)    。 ­€‚ SDS ƒ „ ,†‡ Clausius - Clapeyron ˆ‰Š‹ŒŽƒ‘’“”,•– —˜™š。 ›œžŸ ¡¢£,¤ ¥¦§¨©ª«¬®¯ SDS °±² ¢³ ´µ¶·¸。 ¹‡¡Ž‡º»™š—˜¼½®¯²¢、®¯´µ¶ŒŽ³ ": !   ÁÂÃÄ ű, Æ 40 ~ 60 kJ / mol; ®ÇÈ´µ¶·¸Â,ÉÈ SDS Ê˰±Â。 ´µ¶±ÌÄ、SDS Ê˰±ÌÄ, 。 ¤¾¿À:  ͲÎÏ Ð #$%:;  ÌÑ。 »Ò‚­ ¢£ÒÓÔÕ֌×。 ; ; ØÙÚÛÜÝ( SDS) ; ´µ¶ doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 04 010 &'()*:TD712; O642. 42 +,-*:2095- 7262(2014)04- 0384- 04 +./01:A Effect of SDS accelerator on cool storage quantity of methane hydrate WANG Hongliang, ZHANG Baoyong, XU Haimei, LI Zhifeng, HAN Yonghui ( School of Safety Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper follows from the recognition that the determination of methane hydrate cool stor age quantity holds the key to realizing the industrialization of methane hydrate cool storage technology. The recognition underlies an exploration of the effects of SDS on quantity of methane hydrate storage. The exploration consists of developing the calculation model for cool storage quantity of methane hydrate, based on the ClausiusClapeyron equation and corresponding state principle with three parameters; deter minating the phase equilibrium parameters for four groups of different methane hydrate within SDS solu tion using visual hydrate cool storage experiment system, combined with pressure search method; and u sing experimental data of methane hydrate phase equilibrium and calculation model for and methane hy drate cool storage quantity to obtain the cold storage quantity under the different system and different phase equilibrium parameter. The results show that methane hydrate with higher cold storage density has cold quantity of about 40 ~ 60 kJ / mol; its cool storage quantity is related not only to the phase equilibri um conditions, but also to the addition concentration of SDS; the higher phase equilibrium temperature and the higher concentration of SDS means the lower cold storage quantity of unit mass methane gas hy drate formation. The study may provide the reference for the development of methane hydrate storage cooling system. Key words:methane; hydrate; cool storage quantity; sodium dodecyl sulfate( SDS) ; phase equilib rium 2345: 2014 - 05 - 06 6789:  ­€‚ƒ„ †(12533064) :;<=>?: ‡ˆ‰(1981 - ) ,Š,‹ŒŽ‘’,“”,•–,ƒ„—˜:™š›œž,Email:whl - 6108@ 163. com。 安全科学与工程·313· 54 6 0 789,˜:SDS !\0 ´,˜™šï,œžï,½œž•š ïüžàŸ¡ò¢£¤,, ¥ãäÐ忍 ÀÁ   ,     。   †‡ˆ‰Š‹ŒŽ  , ­€‚ƒ„ 、Œ‘ 、’“” •– ˜™š›œž。 Ÿ¡, Œ¢ £¤¥¦ 10 ~ 25 m §¨©,ª«¬›®¯ — ,°±²³´µ¶¢ ·¸‹¹ º»¼。 ½²³¾¿ÀÁÂ, õÄÅÆ ÇÈɺ。 Ÿ ¡,ÊËÃÌ͏ÎÏÐÑÄ、ÒÑÄ•Ó ¢øøù,¦´ãäÐåæøù˜™šï,§¨ [2] ì 。 ™—‹ŒãäÐåæóÀ Á\]©ª,«1—¬•š–ãäÐåæó {[。 ®àß ™©ª— ›œ†ÅÂã äÐåæÑÄï\]©ª, #" SDS æÑÄï。 ´,þ、(£¤,Û ´ üž›@¯ް±²Ô†³Þ,´µþ »“, ‹Œ Clausius - Clapeyron 1ž¶{[ [3 - 5] : í· ãäÐåæøùúÄíûüýôþÿ~}|{ [\]^µ,~Ò_ùúÄ`@ûü\]^µ ó÷,ãäÐåæúÄ?>=^µ。 »õ,ãäÐå æÑÄÛ<‹;ò:/.-;ß, œ, +*)ÐÑÄÌÍÑÄë(、 Äï'&%Ø$ ¤ÒÑÄÌÍÑĹö(、 øùúě=^µ Ø$,‹ì#"。 ãäÐåæÑÄïãäÐåæÑÄ Ã      。 Ü  # " ¨ š , ã ä Ð å æ ´,ì, »õ , ) , ,  §ö , , Ã()ÑĹö 。 ãäÐåæ  Ñ Ä ¹ ö,     Ð å æ ( ) ΔQ = Z·R· ƒ , Ðåæ  ´ § ö í î „ Ð † Å  700 % [1] ñ 。 <‰‡ò SDS  ãäÐåæÑ Äï  # " ì ˆ , » õ , ‰ Š ‹ Œ Ü  [ Œ , ûüŽ‘’1“ø” SDS ãäÐåæÑÄ ï 。  ( ) (1) R———Ԇ¸2¢[; Z———Ԇþ ãäÐåæÔ†þ »“。 »“›“(2) ©ª, Z = Z0 + ωZ1 , (2) “à:Z0 ———¹º»†þ »“; Z1 ———#"»†ó ò¹º»†¼¨; ω———¼½»“。 Z0 、Z1  ÷þÿ p r • ›“(3) ©ª¿·。 ÷ T r ¾[;p r • T r pr = p / pc , Tr = T / Tr , ´!\ åæ ó   À Á 、 , 、 Ðå§ ö 。 #"¨š ,  SDS     ü ­ € ‚   dln p , 1 d T “à:p———ãäÐåæóþÿ,Pa; T———ãäÐåæó,K; ´ 0 。 SDS( ä ) Ÿ¡Þßì ãäÐåæ § ´ ! \ 0 , @ ‹ ¹ ý  ã ä Ð Þ²ªŽ dln p ΔQ , = ZR 1 d T Ò) ÑÄéê, ÑÄëì,1 kg ãäÐ åæÑÄíî 460 kJ,¶ÐÑÄïðñ,òÒ óôÑÄï 333 kJ / kg。 óôòÐóô ,»õ,ãäÐåæÑĹö÷ÒÑĹö。 ãäÐå ãäÐåæ ÔÑÄÃÌÍ,¥ÑÄÌÍՋÖרÙ,Ú Û½‘ÜÝÞßàáâ。 ãäÐåæ ( Šçè 1 385 ãäÐåæÑÄï } (3) “à:p c ———ãä ­þÿ,Pa; T c ———ãä ­,K。 ω íû ü “ ( 4 ) © ª · ™, Š í  À 3  ÿ 4 à Á·。 s s s ω = [ lg p r,0 - lg p r,1 ] Tr = 0. 7 = - 1. 00 - lg( p r ) Tr = 0. 7 , s (4) “à:p r,0 ———¹º»†•ÃÄþ,Pa; p sr,1 ———#"»†•ÃÄþ,Pa。 À3ÿ4àÁ™ãäԆ p c = 4 604 MPa, T c = 190 58 K,ω = 0 011,Z0 、Z1 틌óÀÁ ߨ—Å·。 ›œÜ†ÅÂãäÐåæÑÄï•– ãäÐåæÑÄï•–1—‹˜™šï —• ™šï—。 ›òãäÐåæ½þ、 ( ·314·安全科学与工程 ûüܚ陼ÅÂãäÐåæóÀ Á,ƃ›“(1) ~ (4) ©ª·™。 386 © 2  2 1  ª « ¬ ® ¯ ° ° ² 24 ³ ± ‘¤€   “ ˆ ‰   ­   «  ,   2  。 ¬«¥Š , ©¦ 1 ~ 4 «        1 、  。  、             。  ,   150 mL   ,   ®¯°§ˆ– - 7 552 5、 - 5 688 9、 - 5 495 8 œ - 5 046 6。 !"#   FCC6000   、  ,     ­ ,   *+,-./0 10 MPa,    $%$ ‚ , €ƒ„ XMZ5000  ­   ­  , † ‡ € ‚ ‚       $"& $%' €   、 ˆ‰„ Š 。   ƒ„ †‡ 。 (%) 12&3 1435 1%)5 67 61 1%)3 1%(5 67   - 75 89  0  7 ƒ„‹Œ Ž‘ 1%33 ’ $43      *+,:./0 $41 $47 (4!      (4( 143$ 14)' 14); 14)& 14)) 14)$ 1%(5  67 : 7'61,967 <  ; $%1     *+8-./0      Fig. 1 2 2 1 $%7 (%!  Methane hydrate cool storage experiment system (%( 14)' 14); 14)& 14)) 14)$ 14(' 14)! 14(7 : 7'61,967 67 =  1  “ˆ‰Š‹”Œ ­ ”Ž‘。 ’• SDS –—˜“ˆ‰, “” ™š ‘›: 1 • , 2、3 œ 4 ˆ–ž— 0 10、0 40 œ 0 75 mol / L ˜™š›Ÿ SDS  。 , œ ¢;SDS ˆ£•;¤¥¢ 。 *+8-./0 $%1 $%7 (%! (%( 14)7 ¡žŸ¡  3 1  ¦§¨‘ 1 ~ 4 ˆ– ­“ˆ‰ , ©ª“ˆ‰ , £ ’ 14)3 14)( 67 61 67 : 7' ,9    > 2 3 14)1 Fig. 2  &  Phase equilibrium parameters of methane hydrate ±“ˆ‰² (1) ~ (4) ©¦ ¨£˜”,˜ 1 。 安全科学与工程·315· È4 É Table 1  1 1 T/ K p / MPa 273 7 2 78 270 9 275 4 277 1 279 3 58 7 – 43 9 kJ。  SDS  –  — :SDS ˜™š‡› 4 78 56 6  3 81 6 10 57 7 55 0 2 45 44 5 2 38 44 6 2 52 44 5 2 92 44 1 273 4 2 69 275 4 3 19 274 4 44 3 43 9 277 4 3 88 43 2 271 5 2 47 43 0 272 7 2 38 2 55 273 8 2 83 275 9 3 23 274 8 3 11 43 1 42 9 42 7 42 5 42 2 276 8 3 66 42 0 271 1 2 44 39 5 272 2 2 37 39 4 2 93 39 1 2 68 275 2 3 21 276 1 39 6 2 52 273 3 274 3 ” 275 4 ℃ ,‡ SDS , 1 mol   58 2 kJ,‡ 0 1 mol SDS ,„ 58 2 271 3 272 2 ‘’ 1 “ 2 , ” ,SDS ‡•。 3 23 53 3 270 1 3 2 59 3 8 14 270 4 4 2 38 Q / kJ 284 3 270 3 3  Cool storage quantity of methane hydrate 281 5 2 3 48 39 3 38 9 38 7   1 ,   ,   ( 、  ) ,  ,1 mol  。   。        ­ € ,  €    ‚   ( ƒ) , € ( ƒ ) 。 ‚, „ ƒ , †„。 ‡ SDS ,1 mol   ˆ„‚ ‚,‰‚Š‹, ˆŒ SDS އ,‚Š。 ·316·安全科学与工程 œŠ, ­› €,‚ƒž †,Ÿ¡¢£¤ „ ¥‡ˆ‰Š‹¦Œ,‡ ,  €­,„。 ‘’ 2、 3 “ 4 ,ˆŒ SDS އ, §”。  ¡ˆŒ SDS  އ( Ž“) ,  œŠ‡ ‘, € ­, ‡£’Š“” ‚, ‚ ƒž„ †, €­, „。 †, ”•– , —˜ œ Š ,™š•–。 4   (1) ›¨‹©,1 mol   œ 40 ~ 60 kJ 。 (2)  ƒ“ ƒ ­€ž ,ª«¬¨Ÿ, ,。 (3) ª˜™š SDS ¡‡ ¨Ÿ,SDS ¡‡, ‘, €­,   œŠ  。 : [1] ¢£¤, ¥®¦, § ¨, Ÿ. ©ª¯° ²³[ J] . ©ª´, 2012, 37(3) : 12 - 17.   387 ¹ÊË,Ÿ:SDS ˜™š‘¯° [2] ± «¬, ®¯°, ±µ¦, Ÿ. ©ª¶ƒ² [ J] . ³´·¸, 2002, 5(3) : 7 - 9. [3] µ ¶, ·“¸, ¹¹º. º»¶ƒ·²³[ J] . ¼½»··¸, 2006, 35(5) : 658 - 661. [4] ¼½¾, ¿ À. Á¥¾‹¦ƒ¿Â²³[ J] . À ÁÂÃÄ·Å·¸, 2013, 23(2) : 112 - 114. [5] ÃÄÅ, ¼ÆÇ, ÈÆÉ, Ÿ. ÊËÌ -  ͏¶ƒ[ J] . ´™Ç, 2010, 29(6) : 1017 - 1022. (  )                                                                      !"    ­      ­€‚ ƒ„ ­           †‡   ˆ‰Š‹ ŒŽ  ‘’“ ”•– —˜™š›œž  ‘’Ÿ¡¢­€ £   ‘¨Ÿ¡¢­€ € ©ª«‚   “¦ˆ§  ˆ‰Š‹¤¥ ¬® –¯° ±  ¶ ²³´µ ·¸¹Ÿ¡¢­€©ª«º»³ Ÿ¡¢ —»Ÿ¡¢˜™¼½ ¼·€ º»¼µ ¼½ ¾¿ÀÁ  ÂÃÄ ÅÆ­Ç  ÈÉÊËÌÍÎ €  Ÿ¡¢ #$%     ‚  ƒ  „‚ ‚ ‚  &'()*€„ +,-* „   † +./01‡                                         ˆ                                     ‰                ˆ         Š                 ‹  Š          ­ ­       Š Œ   Љ  Š   Š  ­ Š  Š    Š  Ž       ‰  Š  ‘  Š Š              Š   ’  ­     ‰ Œ       ‰  Š  ‘  Š Š      Š    Š   ­    ‰  Š  ‘  Š Š          Ž Š      Š       “   ­      ”    Š     ­ Š             ­    ­ Œ   ­   Ž  Š  Ž      ‰  Š  ‘  Š Š   ­     ­ ”   ‰  Ž­ “   Ž        ‰  Š  ‘  Š Š   ­      ‘ ­   Ž  Š   Š   މ  Š Œ ­         Ž Š  ‰            ‘ ­   Ž  Š    Ž ‰        Ž Š     “   ­ ”   ‰  Ž ­   Ž  ‰  Š  ‘  Š Š             Š  Š           Š € ­  Ž     ‰  Š  ‘  Š Š              Œ     ‰  Š  ‘  Š  Š                          Š ­ Š   ”   ‰  Ž­   Ž  Š ­  “ Ž     Œ ­ ”   ‰  Ž  Ž­    Š ­         Š Œ           “    Š            €      Š Œ   Œ         ŠŽ ­  “          ‰  Š  ‘  Š Š     Š    Š  Š                ‰  Š  ‘  Š   Š              Š ŽŠ Š        € ­ “ ”   ‰  Ž 2345    6789 €‚ƒ„ :;<=>? 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' 26 & ( Q H2O ———Þ¯/Î 0  Q CO2 ———ˆÔ>/ CO2 Q H2O( ãä) ———Þ¯/Î  ,。   ­€‚, ƒ„ 200 †‡ˆ‰Š‹  [1] ŒŽ ,‘’“ ”•–—˜™š› ç,kJ; ãä Q s ———Þ¯/ÎÜÝãä ,  8 ~ 12 m 。  、    ç,kJ; ç,kJ; ç,kJ。 (1) ‰Ї,CO2 ÎÜÝÞ 焋Œ €¸,ÍÞ¯/„Îò-¾ä: †  ç QH2O ² CO2 ( Ñã CO2 、ã CO2 ²ÎÜÝ CO2 ѯ) ò-¾ä: ¿¾ † ç QCO2 €¸, ‡ˆœ,ž•Ÿ¡¢£、¢¤ [2] 、¥¦§¨©ª 。 š«¬  Ž/ QH2O ² QCO2 ç ‘’‰“‡: †®¯°±²³´µ¶·¸¹º», † ¼½¾¿À¸œÁºÂÃ。  /: c———H2 O ( CO2 ) ÉÊËÌÍÎ、ÏÐÅÑ, ÒÓÉÊËÌÔÈÕÖרÙÚÛ。 CO2 ÎÜÝÞ m———ÎÜÝ Q H2O ( Q CO2 ) = cmΔt, ·℃ (7. 70 × 10 ï ð ñ。 ò ó, CO2 Î Ü Ý ´ Í ô õ ö É Ê Ë [3 - 5] ,†ºÑ÷øùúûü,ýþÿ~ }| ³Ì{[,CO2 ÎÜÝÞÉÊ\]á„^_ `。 ÔÈ Ì CO2 ÎÜÝÞ ÞÉÊ\]^²È。 ì CO2 ÎÜÝÞÑ -  - ã×  CO2 ÎÜÝÞ [6] ,Þ¯ÉÊç Þ¯ , òó, Þ¯/ãÎÜÝ ²Š ?。 ÎÜÝÞ¯¶., Þ¯ ²† CO2 ÎÜÝÞÉÊç , Í CO2 ÉÊçÞ¯ ÎÜÝÞÉÊ\] Ôȝ \]­。 1 CO2  CO2 ÎÜÝÞ Š€¸。 ޯᄠ(1) ²(2) ‰Ї,CO2 ÎÜÝÞ¯É Êç/ ç,Þ¯/ Î、CO2 §ÉÊ、éÊ —„,Þ¯/ Î、CO2 º,ÉÊ、éÊ— º,Þ¯ÉÊç/ 獺。 2 CO2  ÉÊçÞ¯ ² ‚ƒýÞ¯/„β ѯ) ò-¾ä: † ‚ƒýÞ¯/ÎÜÝ §Î ãä €¸,ž(1) LJ。 Q = Qx + Qq , Q x = Q H2O + Q CO2 , Q q = Q H2O( ãä) + Q s /:Q———CO2 ÎÜÝÞ Q x ———CO2 ÎÜÝÞ Q q ———CO2 ÎÜÝÞ CO2 ¿¾ 瀸, Þ¯á „ ÉÊç,kJ; (1) ‰Ї,CO2 ÎÜÝÞ¯ ,  Þ¯/ CO2 ÎÜÝãä ç²Î ãä ç ?,ì CO2 ÎÜÝÞÉÊÍ 0 ℃ ˜, Þ ¯/‰×ØÎ  - ãä, ™>+š㠆û›,òóÎ  - Ñãäûü,òó Q H2O( ãä) ‰ œž‰ ,Ÿ/¡†ÎÜÝÞ ‚ƒ¢£ÎÜ 。 ÝÞ¯/ãÎÜÝ ãä  CO2 ÎÜÝÞ ç ç‰*ê(3) ¦š ‘。 ?¤‰¥, Ž Q s = n h ·Q f , CO2 ( Ñã CO2 、ã CO2 ²ÎÜÝ ·322·安全科学与工程 kJ / kg·℃ ) ; ÉÊç@?ýÎÜÝÞÉÊ> = ²ÉÊ <;,> CO2 ÎÜÝ ä:, ”  •, 4. 2 kJ / kg – H2 O( CO2 ) Ìç,kg; Δt———H2 O( CO2 ) ä: ,℃ 。 ĝÅÆÇÈ ´Íßà ÉÊËÌ,á„ÉÊâº,ãä, ÉÊåæ,Êçèéê‹ Äåæ,ëìíî -3 (2) † ç (1) (3) /:n h ———¾¸ÎÜÝ ç,mol; Q f ———ÎÜÝ † ç,kJ / mol。 (3) ‰¥,CO2 ÎÜÝÞ §ØìÞ¯/ CO2 ÎÜݾ¸ç n h ² Q f @?。 2 1 ‘ ç  CO2  ¨> CO2 ÎÜÝÞ粩ªÛµ。 òó, ž«@?Þ¯ CO2 ÎÜÝÞ/ÎÜݾ¸ / CO2 ÎÜÝ ¾¸ç¬ÍÁƒ。 Ø CO2 ÎÜÝÞ¯®¯>/, CO2 Ñã、 ç,kJ; ã( °ìÎ ) 、 ÎÜÝãﱄר, Ì ç²³?´, *ê@?>/ CO2 µç、 Ñã§ ç,kJ; ãר CO2 ç,¶µ·“ÎÜÝã CO2 ç °6 ± ²³´,˜:µ¶·  CO2 。 :n CO2 ———ž‰ CO2 ,mol;  (1)  CO2 n wtol ———¡—˜¢£  CO2 ,  ng =  n s ——— CO2 。  P1 V g P1 ( V tol - V) = , ZRT1 ZRT1 n h ——— R———  CO2 ¤¡¢¦  CO2 €   CO2 ,„ƒ ,  CO2 CO2  €‚   ƒˆ ™š ƒ CO2  。 (9) 2 2 m CO2 = 1. 570 451 + 7. 887 505 × 10 - 2 ( T - 273. 5) + , ] ) ·n HN ·m CO2 。 (10)  CO2   n h = n CO2 = CO2  n CO2 ‰ CO2 n gtol - n g - n wtol m CO2 1 - n HN m CO2 。 (11) CO2  ¤ ›‰Š: 1 - n HN m CO2  n h ˜,  , n gtol - n g - n wtol m CO2  (6) ,  [8] ƒ CO2  [9] [ (3) ‰ Œ‚ƒŽ‘。 †“‡”•–ˆ— Hashemi ˜ ™šƒ 1 - n HN m CO2  CO2 : n1 = n wtol - ( ƒ,CO2 ƒ ƒ  Š‹,­ Larryn ˜  ‚ƒ ƒˆ,CO2 ƒ n gtol - n g - n wtol m CO2 (7) ­ (9) ™,  ,m3 。 [7] †。 ‡    „’ n CO2 = ,m ;  CO2 ­ (2)   (8) CO2 : (7) ­(8) ™  3 V———, £˜ CO2 ,mol。 :n gtol ———  (7) : n CO2 = n gtol - n g - n1 , Z1 ———;  CO2 ,mol。 :n1 ———  , ; Z0 ———; V tol ——— CO2 ¤Ÿ¥: n1 = n s ·m CO2 = ( n wto1 - n CO2 n HN ) m CO2 , Z———CO2  Z = Z0 + ωZ1 ; ; ,mol;  „, ,K; ω——— ,        ,mol;  n HN ———。 ,Pa; T1 ———,CO2  ,mol; n w ———ž‘,mol; (4) :n g ———, CO2 ,mol; P1 ———,CO2  629 ª«¸¹ §¨‰¥¦§©¨©› ‰™ CO2 ª«。 4. 734 72 × 10 - 3 ( T - 273. 15) 2 + 4. 564 77 × 10 - 4 ( T - 273. 15) 3 - 3. 796 084 × 10 - 5 ( T - 273. 15) 4  :m CO2 ———    。 (5) ‹Œš  (5) ƒ   , CO2      CO2  ž ,” Ÿ‚,Ÿ•›‰ƒ CO2 –,   „  ­    ­ €‚ƒ       ƒ ¡—˜ n wtol ™š›œ n w ,­ n s = n tol - n w 。  CO2 :CO2 + n HN H2 OCO2 ·n HN H2 O : (6)    n s ˜ nw = n h = n CO2 →n w = n HN ·n CO2 , n HN †‡ Ž‘, T( - 1. 48 ~ 9. 93 ℃ ) ’œž, “ƒ 5%  。  ˆ­  ƒ CO2      Fig. 1 1  CO2  Experiment system of carbon dioxide hydrate ¬ CO2  ¯® CO2  ª«ª¦«, ®¬š §¨¢£。 ¯§¨¢£‚° 安全科学与工程·323· 630 ° ± ² ³ 、 , 1 。  CO2  ,   ,  CO2 CO2   ,  CO2 [10 - 11] , 1 。 dlnp , (12) Q f = - Z·R d(1 / T)  Ÿ „ ´ ´ Ç 26 È µ ›       Ž ‘  œ ž , ’   CO2 Ÿ¡“¢ 。 (2) CO2 †”“‡“ •。 (3) –”“†  、CO2 £– ,  :P———CO2 T———CO2   1 , Pa;  , K。 : 272. 6 1. 19 62. 12 [1] 273. 0 1. 27 61. 78 [2] 273. 9 1. 43 60. 94 274. 3 1. 47 60. 73 275. 0 1. 60 60. 00 276. 0 1. 77 59. 13 [3] [4] ‚,CO2 ‡“‚„。 ™. ¦§“¨š›[ M] . ©œ: ªž«Ÿ¡¢, 2011. ¬®¯, £ ¤ ¥. SDS ¦ ƒ § ˆ ¨ © ª« LI G, HWANG Y, RADEMACHER R. Review of cold storage ƒ¬®, ¯°±. CO2 ²³˜´ [ J] . ­¶ ¯ µ, ¶ª·, ¸·, ¸. §£– ¾ ¿, ¼ÀÁ, ½Ã. CO2 «¹ ¹º»ƒº[ J] . »–¼½, 2010, 38(10) : 70 - 73.  ‚, Š ­‹, [6] [7] KOJIMA R,YAMANE K,AYA I. Dual nature of CO2 solubility in hydrate forming region reports[ C] / / Proceedings of the 4th Inter  national Conference on Gas Hydrates, Yokohama, Japan, 2002. 。 [8] –  ˆ»Ä¶¾ª«[ J] . »–¼½, 2013, 41(11) : 66 - 70. HASHEMI S, MACCHI A, BERGERON S, et al. Prediction of meth ane and carbon dioxide solubility in water in the presence of hydrate [J]. Fluid Phase Equilibria, 2006, 246(1 / 2): 131 -136. [9] LARRYN W, DIAMOND, NIKOLAY N, et al. Solubility of CO 2 in water from - 1. 5 to 100℃ and from0. 1 to100MPa: evaluation ‡“‚„。 ˜™, Ž ‡“‹,Œ – of literature data and thermodynamic modeling [ J] . Fluid Phase Equilibria, 2003, 208(1 / 2) : 265 - 290. [10] ¬®¯, £¤¥. CO2 ¿À“´¶¾[ J] . ° ±²³Ÿ„´´µ, 2015, 25(3) : 280 - 283. 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