数字孪生技术在安全工程实践教学中的应用

为了弥补安全工程专业在传统实践教学中的缺陷和不足,进一步提高实践教学质量和学生创新能力,文章以安全工程专业实践教学为基础,论述了数字孪生技术在安全工程实践教学中的发展空间及其应用路径,总结了数字孪生技术在培养学生实践能力和创新能力方面的实践案例,并探讨了基于数字孪生技术的安全工程实践教学新模式的构建。研究结果表明:数字孪生技术能够有效弥补安全工程实践教学面临的学科交叉融合、设备资源短缺的薄弱环节。数字孪生技术为突破传统实践教学模式的时空限制,实现数字化、智能化、交互式的知识传递,达到巩固理论教学、培养学生创新能力的良好效果,为优化安全工程实践教学提供了新思路。

近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。

穿层钻孔煤层掏穴扩孔强化增透技术研究

为提高低透煤层瓦斯抽采效果,提出了一种掏穴扩孔增透技术。以李嘴孜矿A1煤为研究对象,通过现场测试与分析,考察了A1煤掏穴扩孔前后瓦斯抽采影响半径,抽采浓度和抽采纯量;同时采用RFPA2D-Flow模拟软件模拟了扩孔前后煤层裂隙的起裂及扩展过程,分析了掏穴扩孔钻孔对煤层透气性的影响。结果表明:掏穴扩孔钻孔增加了钻孔内壁表面积,增大周围煤体裂隙,使得周围煤体中的应力得到释放。掏穴扩孔后,瓦斯抽采影响半径提高了1.3倍,抽采浓度提高1.9倍,抽采纯量提高了2.3倍,因此,掏穴扩孔钻孔具有提高钻孔瓦斯抽采效果,达到快速消突的目的。

基于单片机的芳纶被复线巡检系统研究

为便于芳纶被复线加工时双绞配盘和成卷质量检测,提高原材料利用率和检测精度,以束丝、绝缘挤塑、双绞和成卷四道工序为基础,设计了一种便捷实用型巡检系统,推导了双绞前绝缘单线测长和成卷后断点测长原理及其计算公式,设计了以51单片机为控制核心、测量单元与人机界面为外接模块的硬件电路总体方案,依托Keil5软件开发环境、编程C语言主程序,实现了多工况下的自适应状态,提高了操作便捷性,最后通过多组对比实验,深入分析实测数据,验证了该巡检系统在变温环境下依然具有较高的测长精度和稳定性.

上隅角错距式双埋管瓦斯抽采技术参数研究

为解决采空区埋管抽采瓦斯技术因抽采管口位置改变造成抽采效果不佳的问题,以万峰煤矿1201综采工作面为研究对象,基于采空区瓦斯运移理论,分析了采空区瓦斯涌出规律,提出了上隅角错距式双埋管瓦斯抽采技术。利用COMSOL软件数值模拟得到了不同错距抽采条件下上隅角瓦斯体积分数,并通过正交实验分析确定了错距式双埋管抽采采空区瓦斯最有效位置为距底板高1.0m、1.5m,深入采空区10.0m、20.0m处。工程应用表明,错距式双埋管瓦斯抽采技术治理上隅角瓦斯超限效果显著,可为类似开采条件提供参考价值。

国家重点实验室对安全工程学科建设和本科生培养作用探析

安全工程专业是安徽理工大学校“双一流”建设的重点学科之一。实验课程是安全工程专业本科教学过程中的重要组成部分。国家重点实验室实验设备先进,科研实力雄厚,能够为安全工程专业实验教学课程提供良好的教学条件,对推进一流大学、一流学科建设具有重要意义。该文以安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室为研究对象,针对目前开展安全工程专业教学的高等院校普遍重理论、轻实验的教学现状,从人才培养模式、教师团队建设、课程体系配置三个方面剖析了开展实验课程教学的难点,并提出针对性的教学职能提升措施。结果表明:国家重点实验室实验课程教学尚处于起步初期,教学管理机制仍需进一步完善;持续改进实验课程教学人才培养模式,合理规划教学路径,有利于高校学科建设和培养安全工程专业本科人才。

基于扩充版“2-4”模型的煤矿重大事故致因分析

为系统研究煤矿重大事故的致因因素,强化安全管理体系,有效预防煤矿重大事故的发生,以2011—2020年发生的74起煤矿重大事故为研究对象,结合煤矿重大事故特征,采用“2-4”模型事故致因链作为分析路径,定量统计分析了事故致因因素的发生频次和占比,总结得出重大事故发生的原因,构建了适用于煤矿重大事故的致因分析模型,采用卡方检验分析了重大事故上下层级致因因素之间的相关性,并提出了针对煤矿重大事故的预防措施。结果表明:煤矿重大事故相邻层级因素之间有20组影响因素的数据具有统计学意义,其中“安全重视程度不足—安全监管不到位—违规冒险作业—不具备生产施工资质”是煤矿重大事故最易发生的途径。

“新工科”背景下煤炭高校安全工程学科发展现状及对策研究

能源结构调整和供给侧改革对煤炭产业发展产生了实质性的影响,随着煤炭行业“十年黄金期”的结束,煤炭高校安全工程学科步入转型期。本文通过对安全学科发展历程、当前安全学科的就业形势进行分析,研究表明:行业形势的变更,导致人才流失,学科建设缓慢,学科转型势在必行。基于此,本文以安徽理工大学安全工程学科建设为研究对象,针对学科转型中遇到的困难,结合“十四五”规划和教育部“新工科”建设,提出煤炭高等院校安全工程学科办学方案转型改革的意见和建议。

底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯消突技术在张集矿的应用

针对张集矿8煤层瓦斯压力高、瓦斯涌出量大和煤层透气性系数低等特点,为掩护煤巷安全快速掘进,基于煤层瓦斯流动与赋存特性及预抽钻孔的优化布置,采用底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯消突技术。现场研究表明:钻孔预抽40d后,煤层残余瓦斯压力为0.42MPa,残余瓦斯含量为2.80m3/t,分别下降了59.6%和38.2%;累计抽采瓦斯达6.4×104m3,抽采率达到38.22%,抽采纯量达1.74m3/min,穿层钻孔预抽煤层瓦斯取得较好效果,有效地消除了煤与瓦斯突出危险性,实现了快速消突的目的。