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 .

煤粒瓦斯扩散的理论模型及其解析解

建立了第三类边界条件下的煤粒瓦斯扩散的物理数学模型 ,用数学物理方法求出了其解析解 ,并测算了煤粒瓦斯扩散参数 .分析结果表明 ,传质毕欧准数反映了煤粒瓦斯扩散场的特点 ,传质傅立叶准数则反映了扩散场随时间变化的动态特征 .该模型包含以往研究的第一类边界条件下的扩散模型 。

工作面采煤期间PM2.5粉尘的分布规律

为掌握煤矿工作面PM2.5粉尘的浓度分布规律,利用粉尘浓度测量仪在山西晋城某煤矿91324综采工作面采煤期间对进风巷、辅助回风巷、主回风巷3条巷道和工作面的全尘、PM10粉尘及PM2.5粉尘浓度进行测试,分析PM2.5粉尘及PM10粉尘占全尘的比例。结果表明:工作面全尘浓度在采煤机下风侧5 m处达到最高,PM10粉尘、PM2.5粉尘在工作面比例波动较大;在辅助回风巷中全尘、PM10粉尘和PM2.5粉尘浓度逐渐增加,至330 m处达到极大值,随后缓慢下降,在主回风巷中由于采取了降尘措施,这3种粉尘在较低浓度范围内呈波动变化;在主回风巷中,PM2.5粉尘的质量浓度最大值为56.087 mg/m3,在辅助回风巷内最大值为180.390 mg/m3,超过了地面环境标准的限值。

人格特征对驾驶人驾驶行为的影响研究

为了解驾驶人不安全驾驶行为背后的人格特征影响因素,回顾自2000年以来国内外人格特征与驾驶行为关系的相关研究,采用系统评价和Meta分析的优先报告项目(PRISMA)标准在国内外知名数据库检索到17688篇文献,剔除重复文献3160篇、不相关文献14263篇、非优秀文献198篇,最终将67篇优秀文献纳入研究,归纳并梳理文献中不同人格特征与不安全驾驶行为的关系。结果表明:大五人格的5个人格维度与驾驶行为的关系研究结果均存在不一致;感觉寻求和冲动性各自均为不安全驾驶行为的优秀预测因子,但相较之下后者的预测能力更强;驾驶愤怒对不安全驾驶行为的直接预测能力不强;无规范感、特质焦虑、利他及自恋对均不安全驾驶行为有不同程度的影响,但相关研究较少;依恋、特质情商、集体主义和异常人格特质等人格特征受关注较少,需要更多检验;中国人样本的一些研究结果与多数研究结果存在不一致,需开展跨文化研究。

泡沫陶瓷对瓦斯爆炸火焰传播的影响

为了有效抑制煤矿瓦斯爆炸的冲击波,设计加工了断面为200 mm×200 mm的方形爆炸实验管道,实验研究无障碍物条件下瓦斯爆炸火焰传播规律和泡沫陶瓷对瓦斯爆炸火焰传播的影响,并采用高速摄影系统对火焰的传播过程进行了拍摄.实验结果表明,管道内瓦斯爆炸火焰的传播速度和结构不稳定;泡沫陶瓷可以抑制火焰的传播,起到淬熄火焰的作用.研究结果对于防治煤矿瓦斯爆炸具有重要的使用价值和理论意义.

煤吸附水的微观机理

根据煤大分子和表面的结构特点,应用分子热力学和表面物理化学理论分析了煤表面自由能的特征和煤吸附水的微观机理.结果表明,煤对水分子的吸收从微观上看是由于水分子与煤表面相互吸引作用的结果,这些作用力包括分子间力和氢键.煤对水分子的吸附是多层吸附,吸附第一层水主要是由于煤对水分子的氢键作用占主要地位,对其余水分子层的吸附主要是由于分子间力引起的长程力作用的结果.对水分子与煤表面的分子间力进行了估算,结果是分子间力中色散作用力占主要地位.讨论了添加活性剂润湿煤体的作用,认为这是从微观上改变了水分子与煤表面的吸引作用力的结果.研究煤吸附水的微观机理为现场优化提高煤层润湿性措施奠定了理论基础.

煤单轴压缩介电常数与电磁辐射同步响应实验研究

为了研究单轴加载条件下,煤在不同变形和破坏阶段的相对介电常数与电磁辐射的响应规律,建立了针对单轴压缩煤的裂纹、电性参数和电磁辐射的同步监测系统,分别测试了不同煤种在垂直层理方向上单轴载荷过程中相对介电常数和电磁辐射脉冲数随时间的变化特征,研究其变化规律。研究结果表明:微裂隙压密阶段,随着煤孔隙和裂隙的闭合,电磁辐射脉冲数增加,相对介电常数有一定程度的波动;弹性变形阶段,电磁辐射脉冲数和相对介电常数变化减小,相对介电常数变化曲线接近线性;在裂隙发生和扩展阶段,与前一阶段相比,电磁辐射脉冲数有所增加,相对介电常数有一定的波动,呈现先减小后增大的趋势;在裂隙不稳定发展直至破裂阶段,电磁辐射脉冲数出现峰值,相对介电常数变化波动明显,在应力峰值之前呈现先增大后减小再增大的趋势。通过对相对介电常数和电磁辐射脉冲数的同步对比分析得出,电磁辐射脉冲数增长一般出现在相对介电常数变化较大的区域。

煤体吸附-解吸瓦斯变形特征实验研究

在煤层瓦斯抽放过程中,煤体瓦斯处于吸附-解吸状态,煤体发生膨胀和收缩。利用自主设计的煤体变形实验装置,分析了杜儿坪煤矿原煤在不同方式下吸附-解吸全过程中变形特征。实验结果表明:煤体变形量随着瓦斯压力的增加而增大,垂直层理方向变形量大于平行层理方向变形量;煤体在一次加压吸附实验中分为变形下降阶段、变形快速上升阶段和变形平稳上升至稳定阶段3个阶段;等梯度加压吸附-降压解吸过程中,0→0.5 MPa阶段变形量最大;等梯度加压吸附煤体变形量大于一次加到目标压力值的吸附煤体变形量,且等梯度解吸煤体残余变形量较大;煤体吸附-解吸变形可分为充气下降阶段、吸附快速上升阶段、吸附变形平稳上升至平稳阶段、解吸变形快速下降阶段和解吸平稳下降至稳定阶段。

功率声波影响煤层甲烷储运的初步探讨

分析了功率声波对煤岩介质孔隙率和渗透率的影响规律及作用机理。结果表明 ,功率声波能够增加煤的孔隙体积 ,提高甲烷在煤层中的渗透率 ;功率声波对煤岩等介质的主要作用机理有机械作用、激波作用、定向作用、热效应、空化作用 ,使煤岩层产生微裂缝 ,改变煤岩的孔隙结构 ,降低甲烷气体的粘度 ,从而为煤层甲烷开发提供了一种新的思路。

瓦斯气体在煤层中的扩散机理及模式

根据气体在多孔介质中的扩散模式 ,结合煤结构的实际特点 ,分析了瓦斯气体在煤孔隙中的扩散机理 ,得出瓦斯在煤体中几种扩散模式 :菲克型扩散、诺森扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散。从微观上看 ,影响瓦斯气体在煤层中扩散的主要因素是瓦斯气体的平均自由程和煤不同尺寸微孔隙的分布情况。根据不同孔隙分布的煤层 。

基于支持向量回归机的煤层瓦斯含量预测研究

为了对煤层瓦斯含量进行准确预测,应用支持向量回归机(SVR)理论建立煤层瓦斯含量预测模型,结合现场实测数据利用支持向量机(SVM)工具箱进行模型的求解及预测,并从均方根误差、希尔不等系数和平均绝对百分误差3个不同误差指标与人工神经网络预测模型进行比较分析。研究结果表明:SVR模型其预测精度及可行性高于神经网络模型,而且运算快,实时性较好,用于煤层瓦斯含量的预测较理想,具有良好的应用前景,可以为煤矿瓦斯防治提供理论依据。

电磁场影响煤层甲烷吸附的机理研究

利用物理学、分子热力学、表面物理化学理论分析了电磁场影响煤层甲烷吸附的机理,为电磁场提高煤层甲烷抽放率提供了理论支持。研究结果表明,影响机理主要包括热效应及微观上对甲烷分子和煤表面相互作用能的影响,并对电磁场(对煤体产生)的热效应进行了估算,结果表明热效应对于甲烷吸附解吸具有重要的影响,而且由热效应产生热应力引起的应变差异形成孔隙对于甲烷的吸附解吸和运移也有积极的作用。通过对电磁场作用下煤层甲烷的吸附势垒降低量ΔE进行的计算,结果表明,ΔE与电磁场频率和强度基本呈正相关,即电磁场频率和强度越大,吸附势垒减小得越多,越有利于煤层甲烷的解吸。电磁场对煤层甲烷吸附解吸的影响对于煤层甲烷抽放提供了一种新的技术手段,研究其作用机理具有重要的理论和现实意义。

泡沫陶瓷对瓦斯爆炸过程影响的实验及机理

为了对煤矿瓦斯多次爆炸和连续爆炸实现阻隔爆,利用建立的瓦斯爆炸实验系统,研究了A l2O3和SiC两种材质的泡沫陶瓷对瓦斯爆炸过程的影响规律,利用SEM技术对泡沫陶瓷的细观结构进行了测试,分析了其对瓦斯爆炸的作用机理.结果表明:泡沫陶瓷对瓦斯爆炸最大超压衰减作用明显,最大衰减可达到50%;泡沫陶瓷在细观上具有三维连通网络结构,可以淬熄瓦斯爆炸火焰,抑制爆炸应力峰值和爆炸声波.

煤粒瓦斯扩散的数学物理模型

分析了煤粒瓦斯解吸扩散的过程，建立了第三类边界条件下的煤拉瓦斯扩散的教学物理模型并给出了模型的解析解．结论表明，第三类边界条件下的瓦斯扩散模型包含以往研究的第一类边界条件下的扩散模型，传质毕欧准数能表征煤粒瓦斯扩散场的特点；介绍了测试煤粒瓦斯扩散系数和表面传质系数的方法，给出了测试实例．

煤蠕变过程电磁辐射频谱特征实验研究

为了研究煤在单轴蠕变加载条件下,电磁辐射频谱变化的响应规律,分别测试了不同煤种在单轴载荷下,垂直层理方向上短时蠕变过程中全阶段的电磁辐射频谱的变化特征,并讨论了其变化规律。研究结果表明,在单轴蠕变分级加载的过程中,煤体的电磁辐射频率及其振幅总体趋势出现了相似的变化规律,并且各个阶段的频率及其振幅也有各自相似的变化规律。在整个蠕变过程中煤体的电磁辐射信号频率整体处在低频阶段,主要集中于0~0.5 MHz,且加速蠕变变形阶段的电磁辐射频带范围大于减速和等速蠕变变形阶段。在减速和等速蠕变变形期,煤体的电磁辐射频率的振幅变化均处在低振幅阶段;在加速蠕变变形期,可能由于煤体损伤的加剧,使得电磁辐射频率的振幅变化出现较大幅度的波动;在加速蠕变变形末期直到样品临近断裂前,煤体的电磁辐射频率的振幅值会出现增大减小增大的趋势。研究结果可为煤岩流变突变过程中损伤破坏信息的准确感知及煤岩动力灾害的智能监测与预警提供一定的实验和理论依据。

矿山无线安全监测预警系统设计及关键技术

为了实现煤炭资源理性开发和煤矿安全生产,基于一条线的井巷智慧线技术,根据煤矿生产特点,提出了适用于煤矿的无线安全监测预警系统设计方案,研发了与智慧线匹配的无线通信和监测终端,设计了通风环境参数监测系统、煤岩瓦斯动力参数监测系统、安全隐患监测子系统,构建了基于人人都是安全员、本质安全化、动态预警、闭环控制等核心思想的矿山安全管理预警体系。结果表明,基于智慧线技术的无线安全监测预警系统对煤矿具有很好的适应性,能稳定可靠地进行参数监测和数据传输,能够有效提升煤矿的安全管理和应急救援水平。

前视钻孔窥视视频提取钻孔信息的方法与应用

与数字式全景钻孔摄像系统相比,目前的前视电子钻孔窥视系统仅能通过摄像头对探头前方钻孔进行视频记录,后通过人工方式进行统计,无法得到钻孔全景图片或进行定量分析。通过研究窥视视频与实际钻孔之间的对应关系,提出了等效圆、等效直线的概念,推导了圆形窥视截图拉伸变形为矩形窥视截图的坐标变换公式,最终提出了前视电子钻孔窥视视频提取钻孔全景图片的方法。利用该方法成功地从常村矿N3-7工作面的前视窥视视频提取出钻孔全景图片,并通过H(色度)S(饱和度)L(亮度)色彩空间对全景图片进行了分析,计算出了钻孔中典型裂隙面的产状信息。该方法可以对钻孔内的裂隙等构造进行定量分析,适用于任何前视电子钻孔窥视系统。

安全工程本科专业实验课程设置

介绍了安全工程专业课程及实验课程设置的现状,探讨了实验课程的设置体系。实验课可以分为人-机-环基础实验课程、专业基础实验课程和特色专业课程,并分别对每一类实验课程设置的主要内容进行了论述。认为各院校实验课程设置原则是根据原有优势条件、经费情况和学生就业方向合理确定实验课程,对于人-机-环基础实验课程、专业基础实验课程的主要实验应该开设,对于特色实验课可以有选择地开设。为培养高素质的安全人才奠定基础。

基于图像处理的管道瓦斯爆炸火焰传播速度特征

为研究瓦斯/空气预混气体爆炸火焰传播速度特征,利用瓦斯爆炸实验系统开展了9.5%体积分数下的瓦斯爆炸实验,通过高速摄影系统拍摄了爆炸火焰传播图像;分析提出了利用图像相关系数法计算瓦斯爆炸火焰传播速度的基本原理和方法,计算分析了9.5%体积分数瓦斯爆炸全过程中的火焰传播速度动态变化规律。结果表明:爆炸火焰处于加速、减速、反向传播,再加速、减速直至熄灭的过程,火焰不断震荡。进一步地对爆炸火焰进行了细化分析,通过对预处理图像进行横向和纵向的等分,计算视窗中不同部分的火焰传播速度,并与按整体计算的速度进行对比验证。利用该方法可以计算瓦斯爆炸火焰充满整个管道时的传播速度,为研究瓦斯或者其他气体爆炸火焰传播规律提供了一种新途径。