井下转载破碎点粉尘分布特征及降尘系统研究

为了改善综放工作面转载破碎区域的工作环境,结合粉尘分散度分析和现场实测得出转载机机头前1 m处、破碎机处及前刮板机和后刮板机处是四个主要的产尘位置。其中,转载机机头前1 m处持续不断地产生呼吸性粉尘,其PM5占比高达85.19%,原因在于煤块与带式输送机猛烈撞击后产生大量呼吸性粉尘;破碎机处也产生大量呼吸性粉尘,但积累呼尘的速率相对较慢,其PM10占比可达98%,这些粉尘主要来源于两防护罩间由于连接不吻合而产生的缝隙;前刮板机和后刮板机处可吸入粉尘占比相对稳定且比例较高,粉尘粒度分布相对均匀,这是由于此处煤块普遍较大且携带较高的势能,下落后产生大量微细粉尘。并根据每个产尘点的特性采用不同的喷雾降尘技术并设计相应的降尘系统:转载点喷雾形成全断面喷雾抑尘,破碎机喷雾将粉尘封闭在破碎机内部并沉降,前后刮板机喷雾利用雾群将粉尘完全覆盖。最后通过现场检验,PM5和PM10粉尘的降尘率都达到85%左右,降尘效果良好。

活性磁化水改善无烟煤煤尘润湿性能的研究

为了提高活性磁化水抑制无烟煤尘的性能,分别测定了4种表面活性剂溶液的表面张力,进而选取最佳浓度表面活性剂溶液.测定了不同磁化参数下的最佳浓度表面活性剂溶液的表面张力,以确定最优磁化参数.同时分别测定矿井静压水、最佳浓度表面活性剂溶液、最佳活性磁化水与无烟煤的接触角.结果表明,质量分数0.10%尘克C&C溶液可使矿井静压水的表面张力下降43.83%.质量分数0.10%尘克C&C溶液的优磁化强度为300 mT,磁化时间为50 s.相较于矿井静压水,质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水接触角减小了79.11%,表面张力减小了47.04%,铺展功及浸湿功分别提升了97.35%、87.01%,极大提升了溶液的铺展能力和浸湿能力.现场应用试验结果表明,使用质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水作为采煤工作面的喷雾降水,降尘效率提高了37.53%.

综放工作面转载破碎点粉尘分布特征研究

为了研究综放工作面转载破碎点的粉尘分布特征,对进风顺槽沿程粉尘分布进行了现场实测,得到主要产尘点为转载机机头1 m处、破碎机处和前溜及后溜处。进一步分析了主要产尘点的分散度和粉尘浓度变化规律,结果表明:转载机机头1 m处以5μm以下呼吸性粉尘为主,PM5粉尘质量浓度呈现先高后低的趋势,PM10粉尘质量浓度变化与之相反,治理时尘源处要以呼吸性粉尘为主,还需关注扩散滞留的可吸入粉尘;破碎机处主要为10μm以下可吸入粉尘,PM5粉尘质量浓度开始波动较小,一段时间后升高,PM10粉尘质量浓度表现为先高后低的趋势,治理时尘源处要以可吸入粉尘为主,还应关注呼吸性粉尘的扩散;前后溜区域粉尘颗粒分布比较均匀,PM5粉尘质量浓度呈间歇性波动,PM10粉尘质量浓度变化比较平稳,治理时除考虑呼吸性粉尘和可吸入粉尘外,还应注重风流的影响,后溜处还需考虑粉尘粒径分布的多样性。

无因次在煤粒瓦斯放散模型解算中的应用

根据达西定律建立了瓦斯在煤粒中放散的数学模型,通过无因次化简化了瓦斯流动方程,并利用有限差分法编程进行解算。解算过程中减少了条件的代入次数并且得到各种无因次量,分析得出煤粒内部瓦斯压力和累计解吸量的变化规律。通过引入无因次量,能够简化方程的求解过程及程序的编写,而且由此得出的煤粒瓦斯放散规律更具有普遍意义。

基于图像的驾驶员疲劳监测系统

本文提出了一种运用近红外线主动光源的图像采集方法,能有效地克服光照变化带来的影响;提出了一种基于AdaBoost算法的人眼检测方法,能快速准确地检测出图像中驾驶员的眼睛区域,同时给出了一种人眼开合度评价方法来判断驾驶员的眼睛状态,从而达到检测驾驶员疲劳的目的。实验结果表明,采用本文的方法能有效地检测出驾驶员的疲劳状态,可作为一种驾驶员辅助系统安装在车辆内来实时监测驾驶员是否疲劳,并提醒打瞌睡的驾驶者。

煤粒瓦斯放散模型及规律研究

为了更准确地描述煤粒瓦斯的放散过程,设计了有限空间内煤粒瓦斯放散实验.实验结果表明瓦斯累积放散量倒数与时间n次方倒数成线性关系,且拟合度达到0.99以上,由此得出了煤粒瓦斯的放散模型.以达西定律为基础,构建了有限空间内瓦斯放散数学模型,采用有限差分编程解算,得到了与实验对应压力下,瓦斯流动过程中累积放散量及放散速度随时间的变化规律.通过对比分析,理论上验证了煤粒瓦斯放散模型的准确性,模拟结果与实验结果较好的吻合也进一步证实了瓦斯在煤粒中的流动符合达西定律.

线性与二次反馈控制器参数优化

提出了两种全状态反馈参数化控制器:线性控制器与二次控制器,并采用摆起模型和有干扰的站立平衡模型作为有约束和无约束的实例对这些控制器进行测试。在各实例中,采用一连杆和两连杆模型探讨两种控制器的区别。对于不同的模型和不同的控制器,采用不同的优化策略进行参数优化;仿真结果,控制器的性能,并验证了所提出控制器的有效性。

定压条件下的煤粒瓦斯放散规律研究

为了验证煤粒瓦斯流动规律是否受外部压力变化的影响,研究了在定压条件下,ln[1-（Q_t/Q_∞）~2]与t的关系。首先建立了以菲克和达西定律为基础的理论模型,然后利用有限差分法对模型进行求解,最终将2种模拟曲线与实验曲线进行对比。

智能餐厅服务系统机器人设计

智能餐厅服务系统主要应用于智能机器人服务的餐厅,实现了点餐送餐无人化和智能化,给人们带来了高科技的新体验。本文主要介绍该系统中的机器人设计,该机器人分为机械结构和测控系统两大部分,其中测控系统由基于MC9S12XS128单片机开发的路径识别模块、光电检测模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、语音模块等组成。经模型试验,其具有服务效率高,稳定性好,易于操作,实用性强,成本低等特点。

基于非达西渗流的采空区自然发火数值模拟

为了研究非达西渗流下的采空区自然发火情况,对4种不同平均粒度的破碎岩样分别进行了稳态渗流实验,再对得到的数据按非达西方程处理,然后进行二元拟合得到非达西渗透系数K与孔隙率n和粒度d的关系式以及非达西流因子β与n和d的关系式。依据流体动力相似准则的雷诺准则将这些关系式推广应用到实际采空区,结合采空区动态移动的特点,建立了移动坐标下的采空区漏风流场、氧浓度场和温度场相耦合的自然发火数学模型,利用有限体积法编制了数值解算程序。以河东矿31005工作面的采空区为例,解算得到了不同推进速度下的氧浓度场和垮落煤岩温度场的分布情况,比较分析后得出加快推进速度能显著降低该采空区自然发火危险。

大采高综采工作面粉尘分布特征研究

为了掌握大采高综采工作面的粉尘分布特征,在采煤工作面布置测点进行粉尘质量浓度和粉尘分散度测定,并分析其浓度及特征粒径的分布规律,结果表明:采煤和移架作为工作面的主要尘源,移架的产粉尘质量浓度更大,呼吸性粉尘所占比例更高;工作面大于10μm的粉尘分散度最大,在粉尘中占主要比例。小于10μm的粉尘分散度为16.32%~41.16%;从采煤机到工作面进风口,粉尘中位粒径依次减小,呼吸性粉尘所占比例依次增加,主要粒径的分布范围更加集中,索太尔平均粒径依次减小,比表面积依次增加;采煤工作面工作人员的接触粉尘以粒径小于10μm的粉尘为主,所占比例为61.36%,中位粒径为7.68μm,主要粉尘粒径分布范围为1.74~20.39μm。

封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟

为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律,设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验,分别以菲克和达西定律为基础,建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型,通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算,最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样在不同初始压力下累积解吸量随时间的变化关系。根据实验和模拟结果分别绘制ln[1-(Qt/Q∞)2]-t关系图进行对比,结果表明:在菲克模拟中,无论扩散参数B如何变化,其结果始终为一条直线;而达西模拟和实验结果有明显的曲线特征并且两者拟合度较高,说明在封闭空间内煤粒中的瓦斯流动更符合达西定律。结合以往研究可知,无论外部压力变化与否,瓦斯在煤粒内的流动都服从达西定律而不是菲克定律。

“Y”型通风下采空区自然发火数值模拟

针对综采工作面"U"型与"Y"型通风特点,建立了多场耦合的采空区自然发火模型,开发了基于有限体积法离散的模型解算程序,结合实例研究了相同条件下"U"型与"Y"型通风对采空区自然发火的影响,给出了不同通风系统下的采空区压力场、速度场、氧浓度场以及冒落煤岩固体温度场的分布情况.对比研究表明:"Y"型通风增大了采空区的漏风量,扩大了较高浓度氧气的分布范围,从而导致采空区温度更高.最后分析了"Y"型通风下的采空区漏风变化特点.该成果对"Y"型通风下的采空区自然发火防治工作具有一定指导意义.

长抽短压通风下综掘工作面粉尘分布特征研究

为了掌握长抽短压通风条件下综掘工作面的粉尘分布特征,在3个全煤巷综掘工作面分别布置粉尘浓度测点及粉尘分散度测点进行测量,得到粉尘分布特征。结果表明:掘进机司机处、掘进机后5 m处回风侧以及抽出式通风机入口处的全尘质量浓度分布范围分别为320~415 mg/m^3、200~292 mg/m^3、290~365 mg/m^3,全尘质量浓度及呼吸性粉尘质量浓度在掘进机司机处、抽出式通风机入口处较大,掘进机后5 m处回风侧较小;在掘进机司机处至掘进机后5 m的回风侧范围内,粉尘粒径分布不对称,粒径>10μm的粉尘为主要粉尘,占全尘的68.99%~84.25%;从掘进机司机处至掘进机后5 m处回风侧,<10μm的粉尘分散度增加,>10μm的粉尘分散度减小,而各粒径的分散度变化量较小。

基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析

根据巷道围岩散热的特点,建立了非稳态围岩导热微分方程,运用有限体积法对方程进行了处理。引入无因次准数,对导热微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次分析。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算,得到巷道围岩内部在不同时间点下不同节点处的温度变化曲线、不同毕渥数时不同时间点下的巷道壁面温度和不稳定换热准数曲线。通过查图得到不稳定换热准数,进而可以计算一定长度的巷道围岩散热量。

采空区自然发火的能量迁移理论

根据能量守恒原理提出采空区自然发火的能量迁移理论,建立采空区能量平衡方程,推导出采空区最高温度预判方程以及工作面最小安全推进速度计算方程。结合某煤矿31005工作面现场情况,分析推进速度、工作面风量以及注氮等因素对采空区最高温度和工作面最小安全推进速度的影响。结果表明,加快推进速度、减小工作面风量以及增大注氮量都能有效降低采空区自然发火危险,但随着推进速度的增大,注氮所起的防火作用减弱;减小风量或增大注氮量都会使最小安全推进速度减小,从而有利于采空区防火。

钻孔瓦斯涌出的有限差分模型及数值模拟

为研究抽放钻孔中的瓦斯涌出规律,通过分析煤层瓦斯流动的机理和过程,利用达西定律和连续性方程,建立煤层瓦斯非稳定流动模型;利用有限差分法离散解算区域,建立抽放钻孔瓦斯涌出的有限差分方程组;利用Visual Basic语言编制解算软件,对钻孔瓦斯涌出的过程进行数值模拟.研究结果表明:模拟结果与实测数据的变化趋势基本吻合;所建立的瓦斯流动方程符合实际钻孔瓦斯渗流规律.该研究成果为矿井瓦斯抽采提供理论依据.

基于百米风阻的工作面阻力测定结果分析

为研究工作面通风阻力测定结果的可靠程度,提出用百米风阻来判断测定结果的误差大小。利用断面单元法对2个矿的工作面通风阻力进行了现场测定,得到百米风阻后反推出各点风量,结果表明:1#矿井第1次测定各点的百米风阻波动明显,推算风量与实测风量偏离较大;第2次测定的百米风阻波动平缓,推算风量与实测风量误差较小;2#矿井测定的百米风阻波动较小,推算风量与实测风量更加吻合。由此得出,巷道百米风阻可以作为判断工作面通风阻力测定结果误差大小的指标,也可为此类数据的合理性分析提供依据。

煤屑瓦斯菲克扩散的数值模拟

为研究煤屑瓦斯的放散规律,采用理论分析和数值模拟的方法,利用Fick定律建立煤屑瓦斯放散方程并进行无因次化,通过有限差分对方程进行离散,并编制VB程序解算,得到4种粒径的煤屑在不同初始瓦斯压力下累积解吸量随时间的变化.研究结果表明:扩散率函数和时间呈线性变化,扩散参数与扩散速度呈正相关即扩散系数是一个表征煤屑瓦斯扩散速度快慢的参数.

巷壁瓦斯涌出的数学模型及无因次分析

为研究巷道煤壁瓦斯涌出规律,根据朗格缪尔方程、达西定律和质量守恒定律,建立巷壁瓦斯非稳态涌出的数学模型,引入无因次准数,研究该模型的无因次形式,运用Visual Basic语言编制数值解算软件.通过对巷壁瓦斯涌出的无因次模型进行数值分析,得到巷壁瓦斯涌出无因次压力分布曲线和无因次瓦斯比流量、无因次累计瓦斯涌出量与时间的关系曲线.研究结果表明:根据无因次参数曲线图,结合实际煤体瓦斯参数,能快速精准确定实际巷壁瓦斯涌出参数.