基于时差法的矿用超声波风速传感器

针对国内现有矿用风速传感器的测量问题,引入基于时差法的超声波测量方法。介绍了时差法的基本原理,设计了基于16位数字控制器为核心的传感器,并详细介绍了系统的设计原理、系统的硬件电路及软件流程。试验结果验证了该传感器具有较高的测量精度及测量范围,值得进一步产业化应用。     

矿用钻孔深度测量仪的设计

设计了一种以STM32F103微控制器为控制核心,基于24位高精度模数转换器的钻孔深度测量仪器。利用弹性波回波测距原理,通过测量出钻孔中钻杆的长度,实现钻孔深度的快速、无损、准确的测量,主要用于井下瓦斯抽放钻孔、探放水钻孔等煤矿通防工作的施工验收。仪器小巧轻便,操作简单,单人即可完成测量工作,节约下井的人力物力,提高生产效率,最长测量长度可达250米,误差不超过1米。     

非APP磷氮型阻燃剂在热塑性弹性体中的应用研究

以热塑性弹性体树脂(PE/POE/EVA)为基料,加入自制的非聚磷酸铵(APP)磷-氮型阻燃剂——焦磷酸哌嗪系阻燃剂(FR-1420),研究了阻燃剂对材料的阻燃性能、力学性能的影响,通过热重分析(TG)研究了材料的热分解行为。结果表明,阻燃剂FR-1420含量达到25%时,材料氧指数达27.4%,垂直燃烧等级可达到V-0级;相较纯树脂,阻燃材料韧性保持较好,断裂伸长率可达到550%;TG分析表明,阻燃剂FR-1420的加入可使得材料初始热分解温度提前,残炭量增加,有利于提高材料的阻燃性能。同时比较了传统的氢氧化铝阻燃PE/POE/EVA体系,当氢氧化镁添加量达到65%时,材料垂直燃烧等级才能达到V-0级,但材料的断裂伸长率降低至132.6%,已经失去弹性体材料应有的韧性。     

矿用产品金属外壳的电磁屏蔽效能分析

对采用单层不锈钢外壳的矿用产品的电磁屏蔽效能进行了分析与计算,得出产品金属外壳的电磁屏蔽效能与采用的金属材质、厚度以及因加工工艺形成的隙缝、开孔有关,为提高矿用产品的电磁屏蔽性能提供了工程经验。     

一种基于RS485总线的矿用设备软件升级器设计

针对煤矿井下矿用设备软件升级工作效率低下的问题,设计了一种基于RS485总线的矿用设备软件升级器。该升级器是复用设备的RS485总线通信接口为设备底层软件升级接口,操作简单可靠,提高了软件升级工作效率。     

煤矿安全监控系统分级断电功能的实现

分析了综采工作面瓦斯超限分级断电的必要性,介绍了煤矿安全监控系统监控中心站软件中分级断电模块的设计和监控分站分级断电功能的实现方案。煤矿安全监控系统分级断电功能可在工作面瓦斯体积分数达到设定值时断掉断电优先级高的设备电源,降低了工作面瓦斯事故的发生概率,同时减少了带式输送机带负荷启动的情况。但该功能在发生瓦斯传感器断线故障时无法实现,同时增加了瓦斯传感器的调校复杂度。     

基于超声波原理的开孔参数标定系统研究

针对传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角存在操作程序繁琐、稳钻时间长、精度低等问题,设计了基于超声波原理的钻孔开孔参数标定系统。该系统采用超声波渡越时间检测法测量参考点之间的距离,并由单片机解算出钻杆的方位角,选用微机械三轴加速度计测量倾斜角,实现了全自动化的实时跟踪测量及智能化的钻机姿态调整语音指导操作;在误差允许范围内,可快速标定所需开孔参数。该系统提高了开孔参数标定精度、标定效率及煤矿管理水平,降低了矿工劳动强度和煤矿管理成本。     

基于云计算的煤矿监管服务平台研究

为了解决现有多级垂直监管模式中存在的平台重复建设、水平参差不齐、数据多级反复上传、层层过滤作假等问题,设计了一种基于云计算的煤矿监管服务平台。该平台以云计算相关技术为依托,采用统一的数据存储策略与处理机制,利用多网络传输与基本监控终端相结合,通过严格的权限管理与良好的扩展性,向各实体单位提供个性化服务,实现各级监管机构和地方监管部门与煤矿生产企业之间平行直接的监管模式。     

弧形构造带控气特征

基于弧形构造带对瓦斯富集程度及瓦斯灾害的分区性,探讨了弧形构造三度弯曲的控气特征。其中,第一度和第二度弯曲总体上控制了煤层气的赋存特征及补给、运移和逸散条件,第三度弯曲及其伴生的横张断裂控制了煤层气富集区域的平面展布。多个经历三度弯曲的弧形构造组成弧形构造带,引入处于徐宿弧形构造带不同区域的芦岭煤矿、桃园煤矿、孙疃煤矿实例,表明弧形构造带内弧带弧顶区域逆断层发育、瓦斯富集、瓦斯灾害严重,外弧带张裂隙、正断层发育、瓦斯含量相对较低。     

淬火纵向裂纹的有限元模拟

淬火纵向裂纹在热处理工业中十分常见。本工作结合实验和有限元模拟的方法对16 mm直径的42CrMo圆柱件在不同的淬火介质(清水、油、盐水单液淬火和清水-油双液淬火)及淬火工艺下的淬火开裂现象进行了研究。经过清水淬火后的圆柱件均出现了纵向裂纹,但经油、盐水和清水-油双液淬火后的试样均未出现裂纹。通过有限元方法对以上不同淬火工艺的淬火应力进行了计算,根据计算结果对全淬透淬火件的淬火应力分布进行了分析。残余应力计算结果表明,42CrMo圆柱件在清水中淬火开裂的原因是由其表面较高的拉应力引起;经盐水淬火后的试样表面应力状态为压应力,其对淬火开裂的预防具有有益作用。基于淬火开裂实验和热应力及相变应力的计算结果,提出了两种预防全淬透件纵向开裂的方法。通过分析样品在清水淬火时的瞬时应力,对淬火开裂时的时间进行了估计。