同安煤矿4101综放工作面煤氧化自燃的标志性气体研究

煤自然火灾严重威胁着煤炭工业的安全。为了遏制该类火灾的发生,煤自然火灾指标气体的预测预报功能越来越受到人们的重视。本文通过煤氧化反应生产气体的红外光谱实验,分析了同安煤矿4101综放面煤样在升温氧化过程中,在不同温度下煤氧化自燃产生气体的红外光谱图谱,确定了此煤样在氧化自燃过程中在不同温度下出现的标志性气体。建立了标志性气体的预报模型,研究分析了煤样氧化自燃生产的CO、CH_4和C_2H_4气体的浓度与温度的关系。结果表明,4101综放工作面实验煤样氧化自燃生成的气体产物有H_2O、CO_2、CO、CH_4和C_2H_4等5种,CH_4、CO和C_2H_43种气体的浓度随温度的升高有着不同的变化规律。对矿井自燃火灾的预测预报具有重要的指导意义。     

一种瓦斯涌出量系统预测辨识模型的研究

针对煤与瓦斯突出灾害中瓦斯涌出量的辨识预测问题,结合采煤工作面瓦斯涌出量系统的现场实际特点,提出了混沌免疫遗传优化算法(CIGOA)与Elman神经网络相结合的耦合算法(CIGOA-ENN)。利用GIGOA的全局寻优能力替代梯度下降法,以克服Elman神经网络固有的缺陷。并根据输入的数据,构造基于CIGOA和ENN耦合算法的瓦斯涌出量系统辨识预测模型。利用矿区采集的现场监测数据进行仿真预测,实验表明该预测模型与BPNN,GA-ENN等神经网络预测模型相比,其收敛速度更快、收敛精度更高、鲁棒性更强,为解决煤矿瓦斯涌出量的预测问题提供了一个行之有效的方法。     

基于CFD的新型风幕控尘装置的模拟研究及其应用

针对传统风幕控尘装置设备多、空间小、掘进机移动不便等诸多不足之处,⌒进行了优化设计。为确保新型风幕控尘装置的实际应用效果,指导现场防尘系统设计,确定抽出式风机风筒安设位置,依(山西某矿掘进巷道工作面1:1建立了物理几何模型,并利用计算流体动力学(CFD)进行模拟。根(湍流模型特性及流体运动特点,选取拉格朗日法离散相模型对掘进巷道粉尘浓度分布进行了模拟分析并进行现场实践。结果显示,所选物理几何模型参数设置合理,拟合精度达到预测要求;加装新型风幕控尘装置前后,粉尘浓度下降对比明显;距底板2.1 m处安设抽出式风机风筒时,系统降尘效果显著。     

变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响

为探究障碍物阻塞比变化率对瓦斯爆炸的影响,分别建立平均阻塞比为0.6、 0.3的受限空间物理模型,基于Charlette湍流燃烧模型,利用Fluent软件对阻塞比变化率依次为0、 0.05、 0.10、 0.15的障碍物条件下的爆炸火焰、湍流转捩、压力波耦合过程进行大涡模拟(LES)。研究结果表明：火焰经过障碍物会产生回流卷吸效应。在平均阻塞比为0.6的工况组A中,当阻塞比变化率为0.10、 0.15时,火焰锋面更加尖锐,火焰传播速度峰值更高,平均传播速度更高,到达超压所需时间更短,超压峰值更大。在平均阻塞比为0.3的工况组B中,各工况平均传播速度相同,随着阻塞比变化率的增大,到达超压所需时间更长,超压峰值更大。     

矿井巷道中外源气体运移-弥散过程仿真研究

建立了一维有限元方法的数值模拟模型,编写成计算机程序,仿真出外源气体在通风巷道中传播过程.计算表明,在矿井巷道尺度条件下,如果外源气体体积分数梯度过大,且对流项存在强超性和空间剖分尺度过大时,容易导致前缘风头气体弥散出现"云头"状的畸变.通过改进算法,采用迎风有限元格式、由程序自动调节迎风因子,并适当加密"时-空离散"剖分尺度等,这种畸变现象趋于消失.在运用了上述处理方法后,当风速为2.252m/s、剖分尺度小于2.5m时,得到良好的收敛效果.将单分支算法纳入到矿井通风网络解算程序中,完成了外源气体在网络中的传播扩散的仿真表述.     

凤凰山矿通风阻力测定分析与优化实践

为掌握凤凰山矿通风系统的阻力分布状况、确定通风系统优化手段,选择气压计法和测量精度较高的压差计法相结合的测定方法对其进行阻力测定,并对测定数据和结果进行了平差处理和误差检验,结果显示本次测定数据可靠,并发现目前通风系统存在有效风量率偏低、外部漏风量大、三区阻力分布失衡等问题。针对此问题,采取封闭91、94、154和155盘区,收缩151盘区和改二水平主回风巷为进风巷等措施,对该矿通风系统进行优化。优化后通风系统有效风量率由82.70%上升到88.37%,三区阻力分布较为均衡,较优化前通风系统更加安全可靠。     

煤矿应急预案评估研究及在常村煤矿中的应用

为降低煤矿重特大事故的影响及损失,不断完善应急预案的有效性、可操作性,根据矿井应急管理体系的实际情况和评估要求,设计出符合煤矿实际的应急预案评估指标体系,并运用层次分析法对评估指标完成赋值。提出一种基于改进的灰色系统评估方法,对常村煤矿瓦斯爆炸应急预案进行评估分析。结果表明,与应急演练相比,该方法便于操作,节约成本,相较于其他评估方法最大程度地减少了由多名专家参与评估带来的主观影响,对完善应急预案的有效性、可操作性有一定的指导意义。     

低阶煤燃烧反应动力学参数实验研究

为了研究低阶煤自燃危险性及预防煤炭自燃,通过热重试验确定低阶煤样各阶段温度范围,采用Freeman-Carroll法建立了反应机理函数f(α)求解预热失水阶段与吸氧增重阶段煤的指前因子和活化能,并对反应动力学参数指前因子和活化能变化规律进行了分析。结果表明:3种低阶煤预热失水阶段温度分别为20~117℃、20~108℃、20~171℃,氧化增重阶段温度分别为117~247℃、108~280℃、171~297℃;随着固定碳含量的增加,预热失水阶段与吸氧增重阶段活化能均增加,指前因子均下降;吸氧增重阶段活化能大于预热失水阶段,吸氧增重阶段指前因子小于预热失水阶段。     

煤炭传输带边缘磨损机器视觉无损在线检测

通过分析煤矿胶带运输过程的实际需求,将机器视觉技术与传输带在线检测相结合,选用高精度线阵CCD实时取像,研究传输带磨损边缘提取定位算法,在图像数字化、图像编码、图像增强的基础上,进行边缘提取和阈值分析。针对经典Sobel边缘检测算子存在定位精度不高和对噪声敏感等缺点,提出增加6个方向模板来提高定位精度的改进算法。     

CoO/CdSe复合材料的制备、表征及其光学特性

采用水热法在FTO导电玻璃上制备出Co O纳米线,并将Cd Se纳米颗粒电沉积在Co O纳米线上得到Co O/Cd Se复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等研究样品的物相结构、微观形貌和光学特性。研究表明,所得样品由立方相Co O纳米线和六方相Cd Se纳米颗粒组成,且Cd Se纳米颗粒组装在Co O纳米线表面,成功制备Co O/Cd Se复合材料。光学特性研究表明,Co O/Cd Se复合材料比Co O纳米线表现出更为优异的光吸收性能。