矿用救生舱抗爆性能试验研究

在断面积7.2m2、全长896m的大型试验巷道中模拟井下瓦斯、瓦斯煤尘爆炸,进行矿用救生舱抗爆性能试验。通过测试爆炸压力及观察舱体内活体动物的受损情况,分析了煤矿井下瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸对救生舱的损坏程度,可为矿用救生舱的研制和安装技术研究提供基础数据。     

加强肋结构对救生舱抗爆性能影响

救生舱的抗爆性能是其能实现其功能的保证,加强肋结构是增强救生舱抗爆性能的关键。优秀的加强肋结构不仅能够节省材料,减少占用的空间,还可以增强舱体的抗爆性能。对常用的3种加强肋结构,首先通过力学理论分析比较其性能指标优劣,并利用有限元软件HyperWorks进行模拟,验证了理论分析。在同一条件下,使用实体肋、管肋和槽形钢加强结构引起的最大变形分别为19.96 mm、8.76 mm和6.81 mm,与理论分析结果吻合。这为救生舱的加强肋结构设计与优化,增强救生舱的抗爆性能提供参考和依据。     

矿用可移动式救生舱结构抗爆强度的数值模拟分析及优化

针对矿用可移动式救生舱在井下瓦斯爆炸时承受冲击载荷,笔者对其舱体结构抗爆强度进行了数值模拟计算和分析,得出了救生舱舱体结构承受正面冲击压力时的应力分布规律,以及救生舱结构能够承受的最大冲击压力,并针对危险区域,对救生舱舱体结构进行了优化设计。结果表明,优化后的舱体结构抗冲击能力比优化前提高了40%。     

矿用安全救生舱的发展趋势研究

智利矿难33名矿工的成功获救不仅震撼了世界,也加快了我国矿井安全技术的研发,主要介绍了国内矿用安全救生舱的分类、研制发展现状和市场分析,认为矿用安全救生舱具有很大的发展潜力,也是市场急需的产品。     

矿用救生舱舱门设计

主要对矿用救生舱舱门进行研究。针对目前矿用救生舱舱门密封不好、抗冲击强度低、隔热效果差等问题,设计一种抗冲击能力强,气密、水密性能良好并能快速开启的救生舱舱门。     

矿用救生舱抗爆强度影响因素与质量增加关系

针对目前救生舱抗爆影响因素与质量增加的定量关系不明确等问题,基于实际某型号舱体,采用有限元计算方法研究了结构形式改变、外蒙皮加厚、加强筋加厚、法兰加厚因素下不同截面救生舱抗爆性能的提升情况;并对不同因素下舱体质量增加值进行了计算,分析了抗爆强度提升与重量增加的定量关系。结果表明:增加同等质量时,改变加强筋厚度对舱体抗爆性能影响最明显,效果较蒙皮加厚高5.3倍,较法兰加厚高2.7倍,加厚加强筋是提升舱体抗爆性能最经济、合理的方法。     

矿用救生舱发展现状分析

针对我国重、特大煤矿事故发生时因破坏力大而造成救援困难的问题,提出了救生舱设计的基本要求,从供氧、制冷、通讯等方面进行了探讨,并对矿用救生舱的安放位置进行了分析,从而为有效减少井下各种灾害所造成的人员伤亡提供了理论依据和指导。     

矿用救生舱舱体结构设计与分析

针对我国煤矿巷道尺寸狭小的实际情况,提出了救生舱舱体模块化分段式设计的理念,然后提出了3种不同的设计方案,并对不同方案进行了有限元仿真计算分析与比较,确定了最佳方案为冷冲压瓦楞面板舱段结构,为矿用救生舱舱体结构的研制提供了一种抗冲击、抗压、高强度的新型结构。     

基于非线性模型的矿用救生舱温度控制

针对矿用救生舱舱内温度保持恒定的控制问题,采用非线性系统辨识的方法对舱内温度变化规律进行辨识,得到了救生舱舱内温度变化过程的二阶非线性Volterra级数模型;确立了控制性能指标;在此基础上,应用非线性模型预测控制策略,以及优化迭代算法对舱内温度进行实时控制。经模型试验和现场试验证明,该控制策略可以对救生舱舱内温度进行有效的控制,且具有一定的鲁棒性和较快的响应速度。     

KJYF96/8矿用救生舱法兰强度分析

依据国内制定的最新有关矿用救生舱的试验标准,对KJYF96/8矿用救生舱法兰分别在0.6 MPa和1.2 MPa爆炸冲击载荷作用下进行了有限元分析。通过观察法兰的应力、位移和应变图,发现在2种冲击载荷作用下,最大应力都出现在法兰根部,最大位移都出现在法兰两侧的中间部位。法兰的受力和位移在允许范围内,没有出现局部脆断和裂缝,且应变量也较小,满足设计要求。     

冰蓄冷空调在矿用救生舱中的应用

矿用救生舱在发生矿难事故时保障矿工的生命安全方面有着至关重要的作用,而救生舱中空调系统在避免高温热害、保障避难矿工的身体健康和生命安全方面意义重大。本文在分析当前常用的矿用救生舱空调系统的基础上,重点阐述了冰蓄冷空调系统的工作原理;通过一次、二次循环形式冰蓄冷空调的分析比较,表明一次循环形式具有一定的优越性;基于试验数据,对一次循环形式冰蓄冷空调的有效性进行了验证。     

煤矿井下避难硐室与救生舱关键技术研究

提出煤矿井下避难硐室和救生舱建设原则：无大功率和大容量电源、无安全隐患、不影响矿井通风和安全生产、便于快速紧急避险、免维护或易维护、经济实用等。提出严禁将救生舱的生存舱与设备舱分离;救生舱不宜设置在巷道中;在一定的区域内宜分布设置多个中小型避难硐室或救生舱。提出煤矿井下避难硐室和救生舱宜采用高压气体膨胀制冷;风机宜采用气动风机;宜利用制冷系统的热交换器表面凝水除湿;宜采用压缩氧供氧;不宜采用蓄电池或外接电源供电照明;宜配备便携式O 2、CO、CO 2、CH 4、温度、湿度等检测仪;传感器及分站、人员位置监测分站、调度电话等,应选用用户已有系统的配套设备;救生舱的排气孔、连接压风自救、供水施救、安全监控、人员位置监测和通信等系统的管线,宜分两侧布置。提出软体救生舱不宜在煤矿井下使用;除掘进工作面和临时作业场所外,煤矿井下其他巷道和作业地点均应有不少于2条步行安全撤至地面的通道。     

煤矿应急救援组织结构模式研究

针对目前煤矿应急救援组织缺少设计方法的情况,分析了煤矿应急救援组织特征,确立了煤矿应急救援组织设计方法。依据设计方法,对救援任务分解,进行任务-资源规划,将煤矿应急救援的各微观主体分为4个实体,建立煤矿应急救援组织结构模式,并将组织结构模型抽象为网络,通过对效率、效率比的计算来获得应急救援组织的效率。最后,通过实例进行了验证,结果表明,此应急救援组织模式具有良好的适应性。     

基于熵-测度量化的煤矿应急救援能力评价

应急救援系统是保证煤矿安全生产的重要基石,为了系统分析和评价煤矿应急救援能力,结合未确知测度理论,从危险源检测能力、应急准备能力、应急救援执行能力和事后恢复能力4个方面选取19个因素构建了煤矿应急救援能力评价指标模型。并运用信息熵理论确定了各评价指标的权重,依据置信度识别准则进行了结果判定。最后以陕北魏墙煤矿为实例,用所构建的动态量化测度评价模型对矿井应急救援能力进行了评价,结果与煤矿实际情况吻合。本评价模型为煤矿应急能力评估提供了一种科学可行的方法,对煤矿事故防范有着一定的现实意义和指导意义。     

基于GIS的煤矿瓦斯事故应急救援系统研究

通过对煤矿瓦斯事故应急救援技术的研究,利用地理信息系统控件MapX建立了可视化的煤矿瓦斯事故应急救援系统,该系统拥有丰富的数据库和知识库,将井下危险源、工作面、避灾路线、瓦斯影响区域、救援设备分布等与煤矿瓦斯密切相关的信息在地图上动态显示,并且将其属性信息与图形信息紧密结合,图文并茂,为煤矿瓦斯事故的预防和处理提供有力的技术支持。     

矿井火灾应急救援系统的数值模拟及应用研究

为了应对矿井主进风巷道火灾造成的灾难,研究进风巷胶带及电器电缆火灾发生后烟流在通风系统中的扩散运动,建立矿井火灾应急救援系统,通过预设多组可远程监控的风门,在两主进风巷联络巷之间设立常开风门,进回风巷联络巷之间设立闭锁风门;灾变时通过远程控制常开风门关闭,闭锁风门打开,阻止烟流进入采区人员集中的地点而将其导入回风巷.建立数学物理模型,利用火灾动态模拟软件FDS进行数值模拟,对比启动应急救援系统前后的火灾烟流运动路径变化;模拟点火源与线火源条件下,火灾蔓延、烟流运动及温度分布规律,以指导地面对井下烟流的监测与控制,证明应急救援系统的实用性和可行性。     

矿山无线救援通信技术研究

提出矿山无线救援通信环境特殊(有限空间,线状场景,短距离通信),对设备要求高(便携式,本质安全,动态拓扑,宽带自组网络,即铺即用等).分析并比较了小灵通、无线局域网、蓝牙、ZigBee、超宽带、Ad Hoe网络、无线Mesh网络等短距离无线通信技术,指出无线Mesh网络技术具有速率高、传输距离远、移动性强、自组织、自愈合等特点,目前更适合于井下无线救援通信.基于三核(DSP ARM MCU)技术实现的Mesh矿井无线救援终端由多媒体采集平台和无线Mesh网卡组成,将无线客户端与无线路由器连接到一起,能实时采集、传输井下现场的视频、音频、环境参数(氧气、一氧化碳、瓦斯浓度和环境温度)等信息,并具有存储、显示、报警等功能,实现了"即铺即用"的矿山救援应急通信服务.     

钻探技术在矿山灾害事故应急救援中的应用

钻探作为一种有效的应急救援手段在矿山灾害事故应急救援工作中得到了应用。本文根据应用目标不同将应急救援钻孔分为生命保障孔、救生孔、排水孔、灭火孔、瓦斯抽放孔等。生命保障孔钻探技术、排水孔钻探技术、大口径救生孔钻探技术等3种典型的矿山灾害事故应急救援钻探技术在矿山灾害应急救援工作中得到成功应用,取得了不错的效果。加强矿山灾害事故应急救援钻探技术配套设备的研发和相关钻探工艺研究将有力促进矿山灾害事故应急救援的发展。     

救生舱综合模拟实验室的研究与设计

本文设计并实现了国内第一个救生舱综合实验室,用于对救生舱的各项单项性能及综合性能进行测试。该实验室可用来实现灾害环境模拟、人体代谢模拟,从而检测救生舱供气排气、耐高温、空气净化、降温除湿、正压保持、动力保障、生存保障等性能。通过多个单项试验及106小时12人真人试验验证,救生舱综合实验室运行可靠,数据显示记录准确,能够为救生舱的设计制造、更新换代及性能优化提供客观科学的数据参考。     

基于FPP-区间可拓的矿井火灾应急救援能力评估

为解决煤矿矿井火灾应急救援能力评估指标模糊性的问题,首先从矿井通风系统情况、矿井防灭火能力、应急救援信息保障、应急救援组织保障、应急救援人员和物质保障5个方面构建了矿井火灾应急救援能力评估指标体系;其次,提出基于模糊优先规划(FPP)和区间可拓理论的矿井火灾应急救援能力评估模型,该模型借助三角模糊数构造模糊判断矩阵,采用FPP得到指标权重,然后利用区间可拓理论计算得出矿井火灾应急救援能力等级;最后,运用该模型对某矿井的火灾应急救援能力进行评估。评估结果表明,该矿井应急救援能力较弱,需进行局部调整,同时验证了该模型具有适用性及有效性,为矿井火灾应急救援能力评估提供了一种新的方法。