煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。     

采煤工作面回风巷沉积煤尘分布规律的研究

沉积煤尘是产生煤尘爆炸的隐患,因此研究沉积煤尘的分布规律,对科学管理沉积煤尘,预防粉尘爆炸具有重要意义。通过对阳煤集团新景煤矿7206综采工作面回风巷沉积煤尘历时1月的测定,分析了煤尘沉积的特点和粒度分布规律,得出煤尘主要沉积在从工作面上风口到100 m处,沉积煤尘的粒径范围在1~100μm,中位径为20~30μm等重要结论。     

不同浓度煤尘云爆炸前后微观结构分析

运用20 L粉尘爆炸特性测试系统,实验研究了某一典型高挥发分煤尘的爆炸压力变化特性,并通过电镜扫描技术对其爆后残留物的微观结构进行了分析。通过研究得出:煤尘爆炸压力和压力上升速率随着煤尘云浓度的增加先增大后减小;平均粒径为19.45μm的煤尘,随着煤尘云浓度的增加,爆后残留物的孔隙率和粒径逐渐增加,且粒径随煤尘云浓度的增加呈指数增大的趋势变化。所得结论为认清煤尘爆炸机理及有效防治煤尘爆炸事故提供了重要的理论依据。     

煤尘粒径与最低着火温度的关系研究

对所采集煤尘样品进行实验分析,测定了不同粒径范围下煤尘层和煤尘云的最低着火温度。结果表明,煤尘层和煤尘云的最低着火温度随着煤尘粒径的减小而降低;煤尘层的最低着火温度随煤尘层厚度的增大而降低;同一粒径范围内,煤尘层的最低着火温度低于煤尘云的最低着火温度。分析了煤尘层最低着火温度与煤尘云最低着火温度概念上的区别,并对煤矿防尘工作提出了可行建议。     

煤尘着火温度与其粒径的关系研究

通过测定不同粒径范围下煤尘层和煤尘云的最低着火温度,得到如下结果:煤尘层和煤尘云的最低着火温度随着煤尘粒径的减小而降低;煤尘层的最低着火温度随煤尘层厚度的增大而降低;同一粒径范围内,煤尘层的最低着火温度低于煤尘云的最低着火温度。分析了煤尘层着火温度与煤尘云最低着火温度概念上的区别,对煤矿防尘工作提出有效建议。     

煤矿井下水平定向钻进钻屑粒度分布特征研究

煤矿井下水平定向钻进技术是实现瓦斯高效抽采的重要手段,为了解决该技术目前采用的冲洗介质及其循环方式存在的问题,实现冲洗介质闭式循环,针对井下实钻煤渣屑进行了现场取样,并通过筛分法重点研究了钻屑中200目以上颗粒的粒度分布特征,得出的结论是:钻屑中筛分直径大于2.000mm的颗粒约占总质量的50%左右,且样品粒度分布符合Rosin-Rammler分布函数。研究结果为煤矿井下水平定向钻进钻屑清除工艺开发和配套设备研制提供了参考依据。     

基于改进差分进化粒子群的煤尘颗粒图像辨识

为实现煤尘融合区域内单个颗粒准确分离,进一步明确煤尘特性参数图像分析内在机理,构建改进差分进化粒子群模型(IDE-PSO,全称Improved Differential Evolution Particle Swarm Optimization)对煤尘颗粒群基本形态特征进行研究。指出颗粒分离过程可分为3个阶段:①分析煤尘特性参数变化规律,建立图像特性模型,根据煤尘物理特性参数确定颗粒群重叠域;②推导图像参数和煤尘特性的关系表达式,定位边缘特征点,实现边缘平滑处理并在重叠域边缘特征点内提取重叠颗粒交点计算模型;③确定粒子群各行粒子适应度函数值,更新粒子群位置矩阵,获取粒子群全局最优位置交点,运用改进差分进化粒子群算法实现煤尘重叠颗粒分离。结果表明:通过参数模型建立颗粒群基本形态特征判定规则;通过特征点定位,可剔除大多数干扰点,交点提取计算量明显降低,利于寻找有效交点;理论计算模型加入变异算子可保证粒子群多样性,避免粒子过早收敛。当粒径<20μm时,提出算法模型的识别率为80.85%,随粒径范围增大到粒径<75μm时,提出算法模型的识别率为86.54%,当75μm<粒径&...     

分散度对煤粉爆炸特性的影响

煤矿工作面煤尘呈多分散性,因此采用单一粒径的煤样评估煤尘爆炸风险存在缺陷。为了研究分散度对煤尘爆炸特性的影响规律,找出合适的平均粒径表示方式来评估分散度对爆炸风险的影响,以5种粒径分布范围相同但分散度不同的煤样为研究对象,采用20 L爆炸球实验装置,测量样品的最大爆炸压力P_(ex)、最大爆炸压力上升速率(dp/dt)_(ex)、开始点火至最大爆炸压力的时间段t_1和开始点火至最大爆炸压力上升速率的时间段t_2四个参数。后续采用热值分析、扫描电镜试验方法探究不同分散度煤尘的反应程度。借助方差分析和斯皮尔曼相关性分析研究测量结果组间的差异性、不同粒径表示方式与爆炸特性参数的相关性。实验结果表明:对于具有相同粒径分布的煤粉,分散度对煤粉爆炸反应速率影响较大。小粒径煤尘颗粒的质量分数越大,反应速率越快,反应越充分,释放的能量越大。当小粒径煤尘质量分数达到30%时,最大爆炸压力上升速率显著增大,t_1和t_2明显减小。粒径最小的原始样品3的爆炸产物热值最低,且爆炸产物表面形成了较为丰富的孔洞结构,说明小粒径煤尘较快的脱挥发速率能增加爆炸的反应程度。D_(10),D_(25)(为投影面积的10%和25%的颗粒直径)、D_(3,2)(索特尔直径)与最大爆炸压力上升速率、t_1和t_2三个参数的斯皮尔曼相关系数均落在高度相关和显著相关的区间,呈现出较好的相关性。对于多分散性的煤尘,D_(10),D_(25)和D_(3,2)可以较好的评估分散度对煤尘爆炸特性的影响。     

复配型表面活性剂对煤尘润湿效果的优选研究

为研究复配型表面活性剂对不同粒径煤尘的润湿效能,对红庆河煤矿3-1煤层3个不同粒径的煤尘样品进行沉降试验研究.通过单体沉降试验优选表面活性剂发现,阴离子表面活性剂对煤尘的润湿能力优于非离子和两性离子表面活性剂.再对优选出的4种表面活性剂进行复配沉降试验,发现添加阴离子表面活性剂的0.04％快渗T溶液对煤尘的润湿效果是添...     

粒度级配对粉煤流动特性的影响研究

以YA煤为研究对象,制备3种不同粒度级别煤样,采用正交试验探究粒度级配对YA粉煤流动特性的影响,并利用激光粒度分析仪,Rosin-Rammler分布表征不同粒度级配粉煤粒度分布特性。结果表明:对于中位径在20~60μm的粉煤,分布系数影响粉煤流动特性,分布系数较小、粒度分布较广的粉煤可以在中位径较小时达到更佳的流动性。     

磷酸二氢铵与碳酸钙抑制煤尘燃烧试验研究

为了评价煤尘的着火危险性以及保证安全生产,采用Godbert-Green恒温炉测试装置研究粉体分散压力,磷酸二氢铵与碳酸钙惰性介质浓度,粒径对煤尘最低着火温度的影响。试验结果表明:对于粒径45~48μm质量0.3 g的煤尘,分散压力在0.03 MPa时其着火温度最低,温度为584℃。当添加粒径45~50μm磷酸二氢铵、碳酸钙以及碳酸钙与磷酸二氢铵质量比分别为1∶1、1∶2、2∶1的混合粉时煤尘的燃烧得到明显的抑制,其抑制能力顺序依次为磷酸二氢铵>混合粉>碳酸钙。惰性介质粒径为50~250μm、45~50μm、38~45μm、<38μm与煤尘混合燃烧,其最低着火温度随着粒径的减小而增大。     

高岭土粒度分布对黏浓度影响的实验研究

高岭土粒度及粒度分布直接影响着黏度性能。利用广东茂名山阁高岭土,通过Χ-光透射沉降粒度分析、漂白及白度测试、X射线衍射及扫描电子显微分析,对由斯托克斯沉降法提取的4个粒度范围(0～1μm、1～5μm、5～10μm及10～15μm)样品的黏浓度影响机制进行深入研究。结果表明:粒度细、粒度分布均匀的高岭土有利于黏浓度的提高,以粒度范围为0～1μm的样品最为显著;提纯样含少量石英、伊利石和长石等杂质,黏浓度与高岭石结晶度指数和高岭石含量均呈正相关性,与杂质矿物石英和伊利石及铁质含量呈负相关性。     

矿井煤尘粒度和浓度实时在线检测系统实验研究

为了实现矿井煤尘爆炸的预报和预警,以光电二极管为光源,采用窄光束透射技术设计了一基于消光统计法煤尘粒度和浓度的实时在线检测系统。建立了消光统计法的煤尘测试模型,推导了消光统计法的测试方程,并设计了测试系统的实验装置和信号采集电路。最后分别采用0.05、0.24、0.72、1 mm 4种直径厚度光束分别进行了煤尘测量实验。实验结果表明,选择240μm厚度光束测量粒径的标准差为7.6%,可以满足对煤尘颗粒浓度和粒度的实时在线检测,验证了该系统的实用性和可行性。     

氧化煤尘的爆炸特性及其变化规律北大核心

氧化煤是指经历过升温又降温过程的煤体,在矿井火区启封、分层开采、遗煤复采等区域一直广泛存在,这些区域煤炭开发利用产生的煤尘为氧化煤尘。由于煤体发生了不同程度的氧化,内部结构受到影响,所产生氧化煤尘的爆炸特性发生改变。针对不粘煤样,采用程序升温箱对样品进行了不同温度(25、75、115℃)的预处理,探讨氧化煤尘爆炸特性在不同变量(氧化煤尘云浓度、氧化煤尘粒径)条件下的变化规律。结果表明:氧化煤尘爆炸过程可划分为4个阶段,分别为初始负压阶段、高压喷尘阶段、爆炸升压阶段和压力衰减阶段;氧化煤尘爆炸特性与煤尘云浓度符合二次多项式规律,随浓度增大而先升后降,T_(25)、T_(75)和T_(115)煤尘最优煤尘云浓度集中在300 g/m^(3)和200 g/m^(3);在煤尘云浓度一定时,氧化煤尘最大爆炸压力值随粒径增大而减小。     

矿井煤尘的分形特征及对其表面润湿性能的影响

基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠（CMC）、十二烷基硫酸钠（SDS）等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂（SDS）为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10 μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。     

基于MATLAB的筛分车间内煤尘运动轨迹模拟

为了掌握选煤厂筛分车间内煤尘的运动及扩散分布规律,在对煤尘颗粒在特定条件下的运动轨迹建立运动轨迹方程的基础上,借助于计算机软件MATLAB的计算及模拟仿真功能,通过编写程序分别对粒径为1,10和100 μm的煤尘运动轨迹进行计算及模拟仿真,得出了这3种粒径煤尘运动轨迹规律的可视化图形,模拟图形较好地体现了煤尘运动的轨迹及扩散分布的变化趋势:粒径越小的煤尘颗粒随气流上下波动的范围和弧度就越大;当粒径为1 μm时,煤尘可以完全随气流飘扬脉动,随着颗粒直径的增大,脉动运动受重力的作用而衰减,当煤尘粒径为100 μm时,煤尘基本上随气流脉动很小,在重力的作用下将慢慢沉降.     

超细电气石粉体制备研究

使用介质搅拌磨对电气石粉进行了超细粉碎实验室试验研究和中试 ,并对试验样品进行了粒度检测、扫描电镜 (SEM )分析以及负离子释放性能检测。结果表明 ,制取的超细电气石粉体的粒度及其分布为d50 ≤ 0 .8μm、d97≤ 2 .0 μm。     

煤矿粉尘研究现状

煤矿粉尘作为煤矿五大灾害（水、火、瓦斯、煤尘、顶板）之一,影响矿井安全生产、威胁职工身体健康。通过对国内外煤矿粉尘研究现状的分析与总结,归纳出目前常用的几种煤矿防尘措施,并对其优缺点进行了简要介绍。通过搜集相关文献资料,总结出煤矿粉尘的产生及分布特点,而关于煤矿粉尘危害,从煤尘浓度和性质两方面分析了其与尘肺病之间的关系,得出结论:煤矿粉尘中游离SiO₂是导致尘肺病的主要有害成分;能进入肺泡并沉积的主要为粒径小于2.5 μm 的颗粒物。指出了针对井下PM2.5进行研究的必要性,并结合大气颗粒物的研究方法对煤矿粉尘的性质进行了初步研究。     

基于混合人工蜂群与泛化模式搜索算法的颗粒粒径分布重建

在光散射颗粒粒径分布测量过程中会产生大量测量数据,且无法对所有测量数据进行精确分析,进而降低了颗粒粒径分布重建的速度与精度,导致煤矿粉尘测量结果产生误差,出现安全隐患,危及生产和工作人员的安全。研究快速有效的反演算法,用于颗粒粒径分布的重建,成为颗粒粒径测量领域的重要课题之一。通过运用人工蜂群算法与泛化模式搜索算法相结合的混合算法,反演重建单峰R-R分布。将算法与遗传算法、Phillips-Twomey方法比较,结果表明,混合算法能够有效用于单峰R-R分布的反演重建,为工业应用提供有效且可靠的方法。     

综掘工作面粉尘扩散与不同粒径粉尘的沉降规律研究

采用理论分析、数值模拟和现场测试等方法,通过建立的煤矿综掘工作面三维数值模型,数值模拟研究了综掘工作面粉尘运移及沿程分布规律,基于滤膜计重法现场测试了综掘工作面的粉尘质量浓度,并从粉尘粒径的角度出发,对现场采集的滤膜粉尘进行了粒度分析。研究结果表明:综掘工作面粉尘主要集中在距工作面端头5 m的区域内,粉尘在风流作用下主要沿回风侧煤壁和掘进机机身之间、掘进机机身与巷道顶板之间向端头后方运移;可将综掘工作面粉尘的沿程沉降划分为急速沉降区、中速沉降区和慢速沉降区;粒径大于50μm的粉尘易在掘进机司机前方沉降;粉尘沉降过程中的"拐点粒径"为40μm,小于"拐点粒径"的粉尘在巷道中不易沉降。