我国工业粉尘爆炸事故统计及趋势分析

为了研究空间、时间、事故次数和可燃性粉尘种类等事故相关因素的特征,总结我国粉尘爆炸事故发生的一般规律,对我国2005-2018年发生的粉尘爆炸事故进行了数据统计分析。结果表明,我国粉尘爆炸事故多发于浙、苏、粤等工业发达地区;夏冬季、交接班时刻及人体机能下降期为事故高发时间段;金属粉尘、木粉尘和食品粉尘是发生爆炸的主要粉尘,其中金属粉尘是粉尘爆炸事故的最主要类别,事故起数占比高达45.24%。研究结果有助于更有针对性地预防和控制粉尘爆炸事故,促进我国工业安全生产。

受限空间煤尘爆炸残留气体特征分析

采用20 L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,研究了不同条件下煤尘爆炸后气体体积分数变化及生成规律。结果表明:爆炸残留气体成分及体积分数与煤尘浓度、粒径、点火能量以及煤尘变质程度关系密切。随煤尘浓度升高,爆炸后残留气体体积分数φ(CH4),φ(CO),φ(H2)及φ(CO)/φ(CO2)呈上升趋势,φ(CO2)呈先上升后下降趋势。一定范围内随煤尘粒径减小,φ(CH4)增大,φ(CO)及φ(CO)/φ(CO2)呈减小趋势,当粒径小于25μm时,φ(CH4)急剧减小。随点火能量增大,φ(CH4)及φ(CO)增大,φ(CO)/φ(CO2)整体变化量不大,当点火能量大于10 k J时,φ(O2)明显减小。随煤尘变质程度增加,φ(CO)/φ(CO2)先增大后减小,φ(CH4)整体呈降低趋势,烟煤煤尘爆炸消耗的O2量较褐煤、无烟煤少。

单轴压缩下混凝土孔洞内壁表面电位特征

通过建立的孔洞混凝土表面电位测试系统,测试了含孔洞混凝土内壁单轴压缩下的表面电位变化特征。结果表明,混凝土在受载破坏过程有表面电位产生,载荷前期表面电位随载荷的增大而增强,载荷增长越快,电位幅值变化越大;电位信号变化较载荷具有超前性,混凝土主破裂时电位波动最剧烈;电位信号的突增和电位幅值增长率的突变可作为孔洞混凝土破裂的前兆特征。通过对孔洞混凝土内壁表面电位的研究,加深了对孔洞混凝土破坏微观机理的认识,为将来用表面电位技术监测巷道及隧道围岩的稳定性做了基础性实验研究。

水平管道煤尘爆炸残留物时空变化特征

为了研究煤尘爆炸气固态残留物成分差异性及其时空分布规律,利用水平管道煤尘爆炸装置进行了煤尘爆炸实验,收集并分析了气固态残留物类别及特征。研究表明:爆炸后煤尘中灰分显著增加,挥发分和固定碳减少;爆炸前后煤尘的微观形貌特征差别明显,爆炸后煤尘颗粒表面光滑,且产生了颗粒破裂现象,部分颗粒中出现孔洞,少数颗粒呈现薄壳状,颗粒之间出现了粘结现象;煤尘爆炸气体残留物成分主要有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、丙烷等,爆源点处最低氧气浓度仅为2.52%,一氧化碳浓度达到0.38%~0.68%,距离爆源点越远,氧气浓度越高,碳氧化物气体与烃类气体浓度越低。

不同尺度电磁辐射时间序列的混沌特征初步分析

基于混沌理论,研究了不同尺度煤岩电磁辐射时间序列的混沌特征.研究结果表明:小尺度煤岩电磁辐射脉冲数序列和现场煤岩电磁辐射时间序列的关联维数均收敛于稳定的饱和值,具有混沌特性;有冲击危险时,电磁辐射时序的饱和关联维D2数值较大,变化剧烈;无冲击危险时,电磁辐射时序的饱和关联维数D2数值较小,变化平缓.电磁辐射时序饱和关联维数的变化,可用于监测预报煤岩动力灾害.

受载煤体电阻率变化规律研究

通过对干燥和湿润两种煤样单轴压缩过程中的电阻率测试实验,对比分析了两种煤样受载过程中的电阻率变化规律与电阻率变化原因,为利用电阻率法预测井下煤岩动力灾害,保障煤矿安全生产起到了一定的指导作用。

煤尘爆炸特征参数影响因素研究

采用20 L球形爆炸装置研究了煤尘粒径、浓度、点火能量对煤尘爆炸最大压力、爆炸最大压力上升速率的影响。研究结果表明，在煤尘粒径一定的条件下，随着煤尘浓度的增大，爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率先增大后减小，煤尘浓度在400～480 g/m3之间取得爆炸最大压力最大值0.94 MPa、爆炸最大压力上升速率最大值28.79 MPa/s；在煤尘浓度一定的条件下，爆炸最大压力不随煤尘粒径的减小而单调变化，爆炸最大压力上升速率随煤尘粒径的减小而逐渐增大；随着点火能量的增大，爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率明显增加。

不同粒径肥煤及其爆炸残留物的爆炸条件和产物分析

采用20 L球形爆炸装置,实验了多种粒径煤尘及其爆炸残留物在不同煤尘浓度及点火能条件下的爆炸反应,分析了粒径对煤尘和固态残留物的爆炸条件(煤尘浓度、点火能量)和爆炸产物的影响。结果表明:随着煤尘粒径的增加,煤尘及其固态残留物爆炸需要更严格的爆炸临界条件;相比于点火能量,粒径对爆炸临界条件中的煤尘浓度影响较大;在爆炸临界条件下发生爆炸行为的爆炸产物中,小粒径煤尘及其爆炸残留物的孔洞发育程度及颗粒破碎程度远高于大粒径煤尘及其爆炸残留物,与大粒径及其固态残留物的爆炸产物相对比,小粒径煤尘及其固态残留物的爆炸产物O、Si元素的含量较高,而C元素含量较低。

强化实践创新能力培养的安全工程专业实践教学体系研究

随着国家安全生产工作越来越受到重视,中国矿业大学安全工程专业得到了快速发展。但在实践教学方面还面临着实践教学体系不完善、理论与实验教学模式单一、实践教学平台不足、质量考核制度不健全等问题。为了进一步提高学生的实践创新能力和工程素质,使得毕业生实现与就业单位的"零过渡"。安全工程学院依托教育部国家工程实践教育中心、卓越工程师培养计划、"十二五"江苏省重点专业建设计划等项目支撑,开展了"强化工程素质培养的安全专业实践教学"研究与探索,并取得了丰硕的成果。

突出危险煤吸附瓦斯后变形规律的研究

通过实验室模拟方法，研究有突出危险煤吸附瓦斯后的变形量随瓦斯压力变化的规律，实测到不同瓦斯压力下煤体所发生的变形量，分析了煤体吸附瓦斯后煤质对变形量的影响；通过回归分析，找出突出危险煤的瓦斯压力和煤体变形量的关系，并依据煤体的变形量及煤层瓦斯压力的变化，为预抽煤体瓦斯。

突出煤层煤体变形模量与普氏坚固性系数的关系

通过在实验室对一系列不同坚固性煤样的实际测试,初步得出了突出煤层煤作变形模量与普氏坚固性系数的关系式,从而使以简易的媒体坚固性系数测量获得煤体变形模量值成为可能.

煤与瓦斯突出预测技术研究现状及发展趋势

对矿井煤与瓦斯突出预测方法的研究现状及发展趋势进行了论述及分析。目前我国大量使用的是钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、瓦斯解吸指标Δh2 、瓦斯放散指数ΔP等钻孔静态预测方法 ,这些方法花费大量的人力、物力和财力 ,而且准确性较低。而声发射和电磁辐射等方法是很有前途的预测方法。未来煤与瓦斯突出预测的发展趋势是 ,利用声发射监测技术对变形破裂剧烈区域进行定位 ,利用电磁辐射监测技术工作面非接触连续预测 。

煤岩动力灾害电磁辐射监测仪及其应用

基于受载煤岩体的电磁辐射特性及规律,研制了具有电磁信号接收、数据处理、数据存储、通讯和灾害预报等功能的煤岩动力灾害电磁辐射监测仪,开发了基于Windows系统的具有数据通讯、参数设置、数据处理及分析和动态预报等功能的软件.该仪器在预测煤与瓦斯突出时,有突出危险煤层的电磁辐射水平远高于无突出危险煤层;在预测冲击地压时,矿压大的地方,电磁辐射较强,有冲击危险的区域,电磁辐射异常,表现为电磁辐射水平明显增强或变化剧烈.表明电磁辐射法预测煤与瓦斯突出和冲击地压等煤岩动力灾害危险性是可行的,研制的电磁辐射监测仪实现了非接触预测,省时省力,对生产影响较小,稳定性好,准确率较高.

煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用

运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射 ,分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系 .研究表明 ,煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射 ,电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果 ;有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时 ,有明显的电磁异常前兆 ;采取防治措施后 ,电磁辐射显著下降 .电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害 .

煤体剪切破坏过程电磁辐射与声发射研究

用剪切实验台和电磁辐射、声发射接收系统对煤体剪切破坏的电磁辐射、声发射特征进行了研究 .结果表明 ,煤体剪切破坏过程中电磁辐射和声发射有两种类型 :一种是在加载初期出现较高的强度 ,加载中间阶段有较为平静的区域 ,主破坏发生前又逐渐增强 ,破坏时出现较高的强度 ,破坏后逐渐减弱 ;另一种是随应力增大电磁辐射和声发射持续增强直至破坏 ,破坏后减小 .试验结果与预测冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的现场测试结果吻合 .

矿井煤岩动力灾害电磁辐射预警技术

利用煤岩破坏力电耦合模型、煤与瓦斯突出和冲击矿压发生的不同特点及现场测试的大量数据,得到了两种灾害的电磁辐射预警临界值系数和动态变化趋势系数的确定方法.研究表明:煤岩动力灾害电磁辐射预警可以采用脉冲数和强度两个指标同静态临界值和动态趋势相结合的方法进行预警,电磁辐射可以将动力灾害危险分为无危险、弱危险和强危险的3级预警方案,对不同的预警级别可以采用对应的防治措施.

受载岩石电磁辐射特性及其应用研究

对砂岩、泥岩和混凝土在压、拉状态下的电磁辐射特性、规律进行了实验研究和分析。研究结果表明,砂岩、泥岩和混凝土在压、拉状态下能够产生电磁辐射;电磁辐射与载荷呈现正相关性;岩石电磁辐射具有记忆效应;在受载过程中最大电磁辐射强度与岩石强度间呈现正相关性。电磁辐射在测定原岩应力、测定围岩相对应力分布、评定煤岩体应力状态及其稳定性方面具有非常广阔的应用前景。

煤岩变形破裂的电磁辐射规律及其应用研究

对受载煤体变形破裂电磁辐射规律进行了研究及分析 ,并对煤岩电磁辐射技术应用于预测预报煤与瓦斯突出进行了试验研究。研究结果表明 ,电磁辐射与煤岩体的载荷、加载速率及变形破裂过程呈正相关。煤岩电磁辐射技术在预测预报煤与瓦斯突出等方面有着非常广阔的应用前景。

受载煤体表面电位效应的实验研究

利用建立的煤体表面电位实验系统,研究了煤体在单轴压缩、拉伸、三点弯曲等不同破坏方式下的表面电位效应特征和规律.研究结果表明,煤体在受载破坏时能够产生表面电位,并且表面电位与载荷呈较好的一致性,它们之间的相关系数可达到0.6～0.9;同时,载荷的变化会引起表面电位相应的变化,表面电位信号一般随载荷的增加而增强,随载荷的降低而减弱;并且表面电位在煤样表面上的分布是随载荷增加及煤样的破坏而变化的.通过煤体表面电位的研究,对进一步深入研究煤体破裂电磁辐射的产生机理,促进煤岩电磁辐射技术的发展和应用具有一定的作用.同时,对于煤体表面电位的深入研究,可望为评定煤矿现场煤体应力状态及其稳定性、监测预报煤岩动力灾害提供一种新的方法和手段.

应用层次分析-模糊综合评判法对煤与瓦斯突出危险性的预测

现场测定某矿掘进工作面煤与瓦斯突出的预测指标值,该指标包括:电磁辐射强度、电磁辐射脉冲、软分层厚度、钻屑量、瓦斯涌出初速度和综合指标R;运用层次分析法确定各预测指标的重要程度;利用模糊数学综合评价方法对煤与瓦斯突出的危险性进行综合预测。结果表明,该方法对煤与瓦斯突出的预测结果与综合指标R预测情况符合性较好,具有较强的实用性和可靠性,对煤矿的安全生产工作具有一定的指导作用和借鉴价值。