煤矿安全管理改进的灰色统计评估模型研究

本文应用灰色系统理论，建立了煤矿安全管理评价指标和评估模型，从而为评估煤矿安全管理状况提供了一种新的方法。通过此模型对划分的系统进行安全管理状况评估，可以发现在安全管理中存在的问题，进而更好地制定有效的事故预防措施和对策，指导安全生产管理，控制事故的发生。     

虚拟现实在煤矿重大事故调查分析中的应用

煤矿重大事故发生后,利用虚拟现实技术真实、形象、准确地描述事故发生过程和事故原因,及时向事故调查组进行事故汇报,有助于事故调查组进行事故分析和认证,这一点很难利用二维矿图表现充分。以陕西某矿发生的特别重大瓦斯爆炸事故为例,开发了煤矿瓦斯爆炸及火灾事故虚拟现实系统,并成功应用于对该矿事故的调查分析,利用粒子系统和动态纹理技术表现瓦斯爆炸、火灾,形象地显示了复杂的事故过程和发生原因。结果表明,虚拟现实技术用于煤矿重大事故调查分析,可以简化事故描述的复杂性,提高事故调查的准确性,使事故原因分析结果更具有说服力和权威性。     

基于GIS的矿井自燃防治决策支持系统设计

根据矿井自燃的特点，将地理信息系统（GIS）技术应用于矿井自燃防治的决策领域，设计了用于矿井自燃防治的决策支持系统，阐述了其设计目标及原理，讨论和分析了基于GIS的矿井自燃防治决策支持系统的组成模武，给出了其总体设计框架和各模块功能结构。     

封闭火区注惰危险性和临界注惰参数

为研究封闭火区注惰早期气体变化规律及爆炸危险性,基于重力流和射流理论,分析了封闭火区内层流和紊流气体层形成机制及特征,推导了防止密闭火区发生爆炸危险的注惰临界速度,并进行了实验证验。研究表明,封闭火区过程中,烟流会形成层流和紊流气体层。紊流气体层火源温度很高,含不完全燃烧产物,在封闭火区后,部分烟流逆流形成混合可燃气体层。当惰气注入速度不能使混合可燃气体层消失时,注惰侧的可燃气体会进入火源区域,进而存在爆炸危险。注惰射流含射流核心区、射流扩展区和湍流流动区。射流扩展区受卷吸作用影响,射流速度下降。湍流流动区射流扩展作用消失。以逆流可燃气体层重力流与惰气射流相互作用为基础,得出了临界注惰速度,其为可燃气体层与惰气密度差、巷道形状、注惰管口尺寸和注惰流量的综合函数。     

煤田露头自燃的渗流-热动力耦合模型及应用

分析了煤田露头介质内气体渗流及露头自燃热动力系统特征,建立了煤田露头自燃渗流-热动力耦合模型,推导了煤自燃过程中挥发分计算式.对新疆某煤田自燃火区进行了数值模拟.结果表明:开采引发煤田露头自燃时,燃烧中心集中在顶板附近,燃烧沿顶板向露头方向蔓延较快;高温区域靠近顶板,燃烧区域以外岩石内温度梯度变化不明显;自燃生成气体主要集中于露头自燃点下风侧方向,上风侧方向只有很小范围内有自燃气体存在;高温区域分布与自燃气体渗流方位位置一致;自燃加速了气体在煤岩介质内的渗流,有助于自燃的发展.根据模拟结果对煤田火区治理时火源探测、治理及监测等相关措施进行了具体分析.     

平巷烟流滚退逆行规律

运用环境流体力学及传热学的相关理论,研究了水平巷道火灾烟流滚退规律,通过对滚退烟流与巷壁间的热交换过程分析,得出了滚退发生时烟流逆行距离的函数表达式,并对其进行简化以便于实际应用。     

煤矿井下瓦斯爆炸后爆源临近区域特殊热环境分析研究

为了研究瓦斯爆炸诱发次生灾害的致灾热因素,对煤矿瓦斯爆炸特殊热环境进行了分析。将瓦斯爆炸后的特殊热环境分为爆炸产生的高温高压的火焰波、较高温常压的爆源邻近区域的动态热环境两部分。通过对瓦斯爆炸火焰波的特征的理论分析和相关专家学者开展的瓦斯爆炸实验所测得火焰波特征数据,对爆炸火焰波的温度、速度等参数进行了分析。通过数学模型的建立,结合瓦斯爆炸后瞬间爆源所在巷道空气温度随距离的分布规律及数值模拟技术对爆炸后爆源临近区域的较高温、常压的动态热环境进行了研究。得出,瓦斯爆炸大多数是弱爆燃状态。爆炸后爆源临近区域空气温度随传播距离的增加逐渐降低,高温区域逐渐向远离爆源的方向运移,高温的持续时间越来越短。     

瓦斯爆炸烟流浓度和温度的扩散规律

为了了解瓦斯爆炸后所产生高温、毒害性烟流的传播规律,对其进行了数学分析和数值模拟。基于模块化思想将烟流区域分成多个子区域进行分析,推导出了烟流浓度的传播模型;基于对流换热和热传导学建立了烟流温度的传播模型。对该一维烟流温度、浓度扩散模型进行了计算分析。以潘集三矿某掘进工作面发生瓦斯爆炸为例,利用流体模拟软件Fluent进行了烟流温度、CH4和CO浓度的模拟计算,得出了CH₄和CO的浓度、烟流温度的传播规律。对比分析一维模型和Fluent二维计算结果可知二者结论是一致的。     

瓦斯爆炸引起支护木材起火的分析和判定

为了研究木材的支护煤层发生瓦斯爆炸后引起次生火灾的危险性,进行了瓦斯爆炸情形下支护木材次生火灾的发生机理的分析和研究。对包括不同初始浓度和体积的瓦斯爆炸火焰波的特性、爆炸后爆源临近区域的动态热环境进行了分析和研究。基于对爆炸后热环境的分析,应用快速热裂解仪开展了支护木材的快速热裂解实验,实验选取温度处于592～1 313 K,热作用持续时间分别为1,2,5,10 s。结合燃烧学基础理论,分别从可燃物、燃烧浓度极限、最低助燃氧浓度、感应期4个方面对瓦斯爆炸热环境下支护木材的起火可能性进行了分析和判定。得出,如果木材支护的煤层发生初始瓦斯浓度处于5.0%～9.25%之间的某个体积的瓦斯爆炸,则在爆炸后距爆源一定距离范围内就构成了引发支护木材着火的必要条件,就有瓦斯爆炸引起了支护木材次生火灾的可能。