并联旁侧支路风流逆转次序的实验研究

为研究上行通风网络火灾中并联旁侧支路风流逆转次序的问题,设计并制作了一个包含3条并联支路的小型模拟实验台.在其中1条支路中设置了燃烧器,用来模拟火灾支路;另两条模拟旁侧支路.取旁侧支路长度及初始风速(点火前的风速)的不同组合,分别进行模拟实验.利用热线风速仪和烟迹观测了两条旁侧支路中风流逆转的过程.结果表明:上行风流火灾中两条并联的旁侧支路可以在不同时刻发生风流逆转;风流逆转次序取决于两条支路长度与初始风速的乘积之比;长度与初始风速乘积较小的支路将较早发生风流逆转.     

石圪台煤矿31201工作面受小煤窑自然发火影响分析

小煤窑在停采和关停后其采空区易发生自然发火,形成大面积火区后不仅严重影响当地生态环境,也将对其下覆煤层的开采造成极大影响。对石圪台煤矿31201工作面与小煤窑位置关系以及工作面周边小煤窑自然发火状态进行分析,主要从明火影响、有毒有害气体影响和瓦斯爆炸3个方面研究工作面开采时受小煤窑自然发火的影响,得出自然发火小煤窑影响下的下覆煤层开采应着重解决的关键问题和防治对策。     

煤自然发火过程颗粒堆积体结构形态演化实验研究

在煤炭开采、储存及运输过程中,煤炭常以颗粒堆积体的形式暴露于氧化环境之中,煤颗粒堆积结构直接影响了堆积体内高温火源的形成与蔓延规律,是形成非控制灾害的关键影响因素之一。煤自然发火过程中堆积结构形态演化规律研究对煤堆内高温火源预测及煤矿火灾防控具有重要意义。以马道头矿8404工作面的煤样为研究对象,制备了5组不同氧化温度下的堆积试样,利用微焦显微Computed Tomography (CT)实验平台对试样进行显微断层扫描。获得显微断层CT图像序列后,采用几何均值滤波算法与大津算法(Otsu Method)对显微断层序列进行图像处理,降低原始图像中的噪声并将其转化为二值图像序列。基于处理后的二值图像序列,应用三维重构算法重构了各组试样堆积结构。定量分析了煤颗粒堆积体孔隙率、颗粒体积、颗粒表面积等结构参数的演化规律。研究结果表明:随着氧化温度升高,煤颗粒堆积体孔隙率、颗粒数量与平均颗粒比表面积增大,平均颗粒体积与表面积减少,其中300～400℃温度段的变化最明显,300℃与400℃时堆积结构内平均颗粒体积分别为14.95与2.50 mm~3;平均颗粒表面积为36.17与9.13 mm~2;煤颗粒堆积体孔隙率变化与煤颗粒形态变化有关,实验煤样两者变化阈值均在300℃附近,当氧化温度高于此阈值时,煤颗粒堆积体内颗粒裂解加剧,孔隙结构连通性提高,氧化过程更加剧烈。     

ZSW-Ⅱ型矿用钢丝绳芯输送带无损检测装置

着重介绍了ZSW-II型矿用钢丝绳芯输送带无损检测装置的工作原理及特点,实际应用中通过与X光透视机的性能对比,精确度很高。     

矿井火灾安全评价新方法

在对国内煤矿调研和学习的基础上,建立了包括内因火灾、外因火灾、管理和救灾3个子系统的评价指标体系;并结合目前相对成熟的模糊层次法,研究了一种新的矿井火灾安全评价方法。     

煤自然发火期计算模型及其解析解

考虑对流、导热及源项作用,建立了均质、各向同性松散煤体最短自然发火期解算控制方程。采用泰勒级数、等价无穷小对源项进行处理,认为计算温度步长应小于2.4 K;以环交换理论为基础,通过行波约化将偏微分方程转化为常微分方程,并采用首次积分法给出了控制方程的一个解析解。在寻找控制方程解析解的过程中,建立了以划分温度区间、分别求解各温度区间的经历时间,进而通过累加获得煤自然发火期的计算方法。通过将多种已知煤样的计算结果与现有文献结果对比分析,验证了解析解计算结果的合理性。     

易自燃煤层高瓦斯工作面火区治理实践北大核心

针对塔西河煤矿二采区B9综放工作面历史上多次封闭、采空区易自燃、瓦斯高煤层厚的特点,运用一般防灭火手段治理火区效果不明显。采用火区封闭和抽放管路管理相配合、注氮和钻孔注浆、测温相结合的立体防灭火措施,能快速有效地惰化、窒息火区,为工作面安全启封创造了条件。     

煤炭自然发火介尺度分析:从表征体元宏观模型到孔隙微观模型

煤炭自然发火存在明显的介尺度特性,应用介尺度科学理论将煤炭自然发火的微观反应机理与宏观变化特征相关联,有助于推进煤自燃领域的深入研究。首先分析了单煤颗粒、煤颗粒聚团及煤堆3个尺度的区别及相互联系,指出尺度之间正确的信息传递是多尺度模拟的前提,煤自燃领域尺度信息传递的主要方式是"尺度上联"。从数学建模角度提出煤颗粒聚团的本质就是煤堆的表征体元,以表征体元为最小单位的表征体元尺度数值模拟是一种忽略聚团内结构变化的基于宏观数学模型的计算方法,相对应的表征体元内考虑单煤颗粒相互影响的孔隙尺度数值模拟是一种基于微观数学模型的计算方法,由此明确了煤自燃研究中介尺度Ⅱ所在的堆积态煤体层次的物理过程与数学概念。其次基于表征体元尺度的定义,考虑瞬时孔隙率和高温辐射换热特征,建立了连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和浓度方程,简述了求解过程,指出需要由孔隙尺度模型获取的参数有孔隙率、渗透率、对流换热系数等。接着论述了基于格子玻尔兹曼方程、考虑内部孔隙结构的孔隙尺度微观模型,并用实例展示了采用工业CT技术获取煤岩体孔隙物理结构、3维数字重构及表征体元提取的步骤。最后利用不同尺度之间参数的本构关系,提出从孔隙尺度获取宏观控制方程中孔隙率、渗透率、惯性系数和对流换热系数的尺度上联方法,从数学上实现了孔隙尺度微观模型到表征体元尺度宏观模型之间的信息传递,从而完成了从孔隙尺度到表征体元尺度的多尺度物理建模和数学建模。     

倾斜隧道火区阻力构成特性的研究

在火灾控制体理论的基础上,建立了一个用于分析火区阻力构成的火灾控制体受力模型。通过运用流动摩擦理论、节流效应理论及浮力效应理论,得出了一个火区阻力构成的理论公式,从理论上验证了火灾控制体理论分析的合理性,并进一步分析了在倾斜隧道条件下存在的一个不能忽视的附加阻力及其重要性。     

自吸式泡沫发生器发泡机理及其优化设计

矿井火灾严重阻碍着煤炭的安全生产,而三相泡沫是矿井火灾防治的有效手段。现阶段,已有的两相泡沫发生器不适于制备三相泡沫,为了开发适于防灭火用三相泡沫制备的泡沫发生器,需要针对三相泡沫的物理发泡特性进行深入分析,并据此对泡沫发生器的结构进行优化分析。据此,针对三相泡沫特点,以自吸式发泡器为例,分析了三相泡沫及其发泡器的发泡特点及形成原理,并借助Fluent软件模拟研究了不同扩散角度下的混合浆液在发泡器内部的流场、压力和湍流强度分布规律,提出了自吸式泡沫发生器的优化方案。结果表明：(1)自吸式泡沫发生器是利用自然压差将阻燃气体引射至管路内来实现气体与浆液的充分混合,其设计难点在于维持足够的自然压差来打破气泡与颗粒间的水化层作用;(2)当混合浆液流经文丘里管时,速度和湍流强度沿着流动方向均呈先增后减的趋势,并在喉部附近达到极值。管内负压区分布在喉部,且最大负压靠近管道壁面,在喉口附近管壁处开孔来引射阻燃气体更有利于生成三相泡沫。(3)虽然适当增大扩散角可同时提升最大速度和湍流强度,但其提升程度随扩散角度增加而逐渐减弱;此外,最大负压值随扩散角的增加呈现先增后降的趋势;当扩散角度为55°,且开孔...