矿井煤与瓦斯突出事故应急救援能力评估模型

为降低煤矿井下煤与瓦斯突出事故中的人员伤亡和财产损失,提高突出事故中的应急救援能力,提出一种麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的煤与瓦斯突出事故应急救援能力评估模型。首先,依据相关文献与研究报告构建包括应急预防能力、应急准备能力、应急响应能力和恢复善后能力在内的4项一级指标,其中包括18项二级指标,并以各指标的得分数据作为模型训练数据集;然后,利用网络层次分析法(ANP)与熵权法(EWM)分别确定各评估指标在相互影响下的主客观权重,通过拉格朗日函数将各权重融合得到最优权重,运用SSA算法优化SVM的径向基核参数g和惩罚因子C,将最优权重计算得出的结果作为SSA-SVM模型的输入,期望值作为输出进行线性回归预测;最后,以河北省某矿为例,将SSA-SVM模型与传统SVM、粒子群优化算法(PSO)优化SVM、鲸鱼优化算法(WOA)优化SVM 3种不同模型的预测结果分别与期望值作对比分析。结果表明:SSA-SVM模型的预测结果与实际相符,平均绝对误差相较于其他模型分别下降8.04%、5.15%、4.82%,证明所建模型的优越性,可将其应用于矿山企业实际矿井煤与瓦斯突出事故应急救援能力评估。

高层建筑火灾人员应急疏散模拟研究——以医院场所为例

为降低火灾风险,减少人员疏散所需时间,提高应急疏散效率,以山西某医院高层建筑为研究背景,运用火灾动态模拟软件Pyrosim和火灾动力学模拟工具(Fire Dynamics Simulator,FDS)建立高层建筑火灾数值模拟模型,分析烟气层高度、温度、能见度和CO浓度随时间的变化情况。然后利用Pathfinder人员疏散模拟模块建立人员应急疏散模型,计算人员所需的安全疏散时间,分析烟气层高度、温度、能见度及CO浓度对人员疏散的影响。最后,通过区域划分对人员疏散路径进行优化以减少安全疏散时间。

煤中氟分布与燃烧排放特性

采用高温水解 -离子选择电极法对我国典型煤种的氟含量进行测定 ,得到了煤中氟分布规律 ,分析了煤中氟含量与灰分的关系及氟化物的赋存形态 .首次通过燃烧实验探索了燃煤过程中氟化物生成规律 ,确定了燃煤氟排放的影响因素 ,得到了燃煤氟排放与煤种、燃烧温度、停留时间、燃烧气氛等因素的影响规律 ,提出了燃煤过程中氟化物的生成机理 .

燃煤过程中CaO对氟析出的固定作用

通过XRD和热力学分析探讨了煤燃烧过程中CaO燃烧固氟反应与反应平衡过程。固定床燃烧试验表明 :在燃烧温度 1173K时 ,CaO对煤中氟析出的抑制范围在 13 6 1W %～ 80 4 4W % ,平均为 4 7 5 3W %。d 15 0mm×10 0 0mm流化床燃烧试验表明 :流化床燃烧时 ,CaO对煤中氟析出的固定作用比固定床燃烧效果明显 ,石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于本试验 ,0 2mm～ 1 0mm粒度的石灰石固氟效果最佳 ,在Ca F =6 0～ 70时 ,脱氟率可达到 6 6 7W %～ 70 0W %。在燃煤过程中添加CaO或石灰石具有固氟固硫的双重作用。

煤中氟化物分布与赋存特性研究

Concentration of fluorine in typical coals from China have been determined by half-fusion/fluoride-ion selective electrode method (FISE) The distribution regularities of fluorine in coals have been obtained The correlation between fluorine and ash, fluorine and phosphorus and their probable mode of occurrence in coals have been quantitatively analyzed and discussed respectively It was observed that fluorine concentrations in Chinese coals approximately follow logarithmic statistics normal distribution The fluorine concentration ranges between 17 and 3088 μg/g and mean value is close to 200 μg/g The fluorine concentration increases with the ash content of the sample and the coal rank Fluorine is mainly present in mineral species, but fluoraptite is not the principal hose for fluorine in the coals studied The results will be of significance for combustion, conversion and pollution control of fluorine during coal

碳酸钙热分解机理的热重试验研究

碳酸钙热分解是炉内喷钙脱硫过程中一个重要反应,对脱硫率有较大的影响。本文采用热重技术研究碳酸钙热分解机理。在热重分析的基础上,按不同化学反应机理求解反应动力学参数和回归误差,根据相关系数最小的原则确定最佳分解机理。研究结果表明相界反应(球形对称)是喷钙脱硫过程中碳酸钙热分解主要机理,石灰石细粉的高温分解时间在10-2 s数量级,可将喷钙脱硫过程的CaCO3热分解过程和脱硫反应过程看作相对独立的反应过程。实验结果与文献结果有较好的一致性。

燃煤过程中CaO及钙基固氟剂对氟析出的控制

燃煤过程中CaO与HF反应生成CaF2 在燃烧温度 90 0℃时 ,CaO对煤中氟析出的抑制范围为 12 2 %～61 0 % ,平均为 3 9 5 % CaO固氟最佳条件是 :燃烧温度 80 0～ 10 0 0℃ ,停留时间 5～ 10min ,Ca/S(摩尔比 )为 2 5～ 3 0 钙基固氟剂由钙基吸收剂和添加剂组成 ,主要经历钙基吸收剂的分解反应、CaO固氟反应及硅铝钙等化合物的复合反应而形成高温稳定的固氟产物 工业链条炉燃烧试验表明 :钙基固氟剂在全预混添加方式下固氟率为5 4 0 %～ 64 8% ,平均为 5 9 3 % ;在半预混半喷射两段添加方式下固氟率为 72 5 %～ 80 5 % ,平均为 75 5 % ,明显高于全预混添加方式 CaO和钙基固氟剂的固氟效果与燃烧条件。

矿井胶带运输巷火灾蔓延规律的数值模拟研究

为探明胶带巷火灾蔓延及烟气的流动规律,以美国职业安全与卫生研究所进行的一组全尺寸巷道火灾试验为背景,应用数值模拟技术,结合输送带燃烧特性,建立火焰在输送带上传播的数值模型并验证模型的有效性,重点研究火源功率在2和4 MW条件下,风速在0.5-4 m/s范围内,输送带平均延燃速率和近火源区巷道内部温度分布。结果表明：风速对输送带的初始延燃速率有较大影响,火源功率对火焰在输送带上蔓延距离影响显著,火灾平均蔓延速率与风速呈正相关关系,巷道纵向方向温度分布规律受风速影响表现不同,顶棚附近温度随风速增加而降低,距底板1.5 m高度处温度随风速增加而升高。

煤中微量元素氟测定方法的研究进展

介绍了煤中微量元素氟的各种间接和直接的测定方法 .间接方法 :碱熔 -比色 (或ISE)法 ;高频感应电炉 - ISE法 ;氧弹燃烧 - ISE法 ;高温水解 - ISE法等 .直接方法 :光谱分析法 ;质谱分析法 .并对各种方法的适用性。

煤燃烧过程中氟析出特性与生成机理

通过建立的固定床管式炉煤燃烧氟析出试验装置,研究了煤燃烧过程中气态氟的排放特性,并根据燃煤氟析出等温动力学实验建立了气态氟生成动力学模型。结果表明:氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加,煤中氟在300℃～400℃开始析出,500℃～1100℃为主要析出温度范围;氟析出率随煤在炉内停留时间的增加而增加,但前5min为主要析出阶段;炉内还原性气氛对氟析出有一定的影响;氟析出率与煤中氟赋存形态和含氟量有关。燃煤过程中氟析出过程可用一级反应动力学描述,反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和氟化物的热稳定性。不同煤种E为28 0kJ·mol-1～65 1kJ·mol-1,A为12 5min-1～46 0min-1。

煤燃烧氟析出特性与影响因素试验(Ⅰ)

建立了模拟固定床的管式炉煤燃烧气态氟化物析出试验装置和方法,通过燃烧试验获得了燃烧温度、停留时间、燃烧气氛等燃烧条件对气态氟化物析出的影响关系。结果表明:煤中氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加,在不同温度区间,温度对排放率的影响具有阶段性,停留时间对燃煤氟化物的生成有重要影响;氧化性气氛对氟化物生成影响不大,随炉内气氛由弱还原性气氛向强还原性气氛的转化,氟析出率明显降低,对氟化物生成有一定影响。

煤与瓦斯突出综合预测指标临界值的优化

为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性、保障采掘工作面的安全、高效推进和降低防突工程成本,根据"三率"(预测突出率、突出预测准确率、不突出预测准确率)各自具有的合理区间属性和权重,以张集煤矿采掘工作面为例,采用区间数关联决策方法,得出综合预测指标F′的最优化区间为[370,380];根据加权灰靶决策方法,得出预测指标临界值排序为400、390、380等;取最优化区间和排序靠前的临界值的交集,得到煤与瓦斯突出综合预测指标F′的临界值为380,并开展现场应用。结果表明,考虑评价指标的区间属性,并取预测指标区间与排序靠前的临界值的交集作为煤与瓦斯突出预测综合指标F′的最优临界值方法是合理的。

CaF_2高温分解特性试验研究

作为燃煤和砖瓦烧制过程中钙基固氟剂燃烧固氟的最终产物CaF2 ,其高温稳定特性对固氟效率有重要影响 .本文在固定床反应器上采用气态氟化物直接吸收分析法 ,结合XRD、DTA法对CaF2 晶体粉末在大气、干燥大气和饱和大气下的高温稳定性进行了实验研究 .结果表明 ,在高温条件下CaF2 发生水解反应 ,水解反应起始温度83 0± 1 0℃ ,水解率随燃烧温度和停留时间的增加而增加 ,空气中水蒸气含量对水解率有显著影响 .动力学计算表明温度在 85 0℃～ 1 3 5 0℃范围内水解反应为一级反应 ,反应活化能E =1 1 5± 2kJ/mol.

供风量对采空区自燃动态影响及防灭火技术

为有效防治采空区遗煤自燃,以瑞安矿014N1-1综放工作面为研究对象,监测工作面供风量为1 150 m3/min时的氧气浓度及漏风速度数据;基于采空区自燃'三带'划分标准和数值模拟方法,利用Comsol软件研究工作面不同供风量时采空区自燃带随回采时间的动态变化,确定稳定阶段自燃带的范围,得到工作面供风量与自燃带宽度的拟合曲线;提出构筑风流隔离墙与注氮相结合的防灭火技术。结果表明:随工作面供风量的增加,自燃带边界向采空区深部延伸,自燃带宽度也逐渐加大;在现有开采条件及推进速度下,工作面供风量应低于1 500 m3/min;风流隔离墙与注氮相结合的防灭火技术,可使采空区自燃带宽度降至24. 6 m,防灭火效果较好。

煤中氟高温燃烧水解法测定影响因素实验研究

高温水解—氟离子选择电极法是煤中氟测定的首选方法。根据电化学理论和实验研究首次全面、系统地研究影响该方法测定过程和结果的各种影响因素和影响关系,获得了最优的测定条件和较高的测量精度。研究结果不仅对于煤炭的合理配置利用、正确进行氟化物环境影响评价及燃煤氟化物污染防治研究等方面具有重要的现实意义,而且对于探索煤中氟测定新方法也具学术参考价值。

氟磷灰石高温热分解特性与机理

煤中含氟矿物热分解行为的研究是燃煤氟析出机理的重要比照研究方法.在固定床反应器上采用气态氟化物直接吸收方法首次系统研究煤中主要含氟矿物氟磷灰石热分解特性与动力学机理.结果表明,高温条件下氟磷灰石热分解率随加热温度、加热时间的增加而增加,空气中水蒸气含量对分解率有显著影响.动力学计算表明,在800～1200℃温度范围内,氟磷灰石热分解反应为一级反应,反应活化能E＝77±1kJ/mol,频率因子A＝7.4±0.5min-1.研究结果对燃煤氟析出特性与机理研究具有指导意义,对磷肥工业氟析出机理与控制也具参考价值.

煤中氟的无机/有机亲和性与洗选特性

为了有效脱除煤中微量有害元素氟,采用浮沉试验、煤中氟质量分数测定技术研究了中国煤中氟的无机/有机亲和性与洗选特性。研究内容包括:煤中氟与灰分、矿物成分之间的关系;煤中氟的有机亲和性与可选性;研究结果表明:煤中氟质量分数与灰分质量分数之间呈正相关关系;中国煤中氟质量分数与灰分之间存在以下指数增长关系;煤中氟质量分数与煤中矿物质的成分有关;煤中氟属“中等无机型”元素,无机亲和力较强,有机亲和力较弱;煤中氟以无机氟为主,有机氟为辅的方式赋存;原煤洗选是脱除煤中氟的一种可行的技术措施。

煤与瓦斯突出预测敏感指标

为系统反映评价指标自身属性并和煤与瓦斯突出实际相结合,提高预测和判别的准确性与严谨性,分别建立基于"三率"(突出预测率、突出预测准确率、不突出预测准确率)的"效益、成本型"属性和"区间型"属性的煤与瓦斯突出预测敏感指标筛选模型,根据现场预测所得数据建立预测与决策的样本矩阵,依据不同属性进行算子转换构造决策矩阵,采用成分提取确定决策矩阵中各评价指标的权重,作出各预测指标的排序.研究结果表明:张集煤矿煤与瓦斯突出预测的敏感指标是钻屑瓦斯解析指标、钻孔瓦斯涌出初速度.研究结论能将开采煤层实际突出率引入评价系统中,又能使各指标之间的区分更加明显.

综放工作面瓦斯抽采最优钻孔参数研究

针对平煤某矿己15-24070(下)综放工作面瓦斯含量高、易超限影响安全生产的难题,采用COMSOL数值模拟软件建立三维抽采模型,结合固体力学、达西定律,研究了钻孔间距、钻孔直径对卸压范围和瓦斯压力衰减规律的影响,确定出合理抽采参数。在此基础上,提出己15-24070(下)综放工作面采用平行钻孔布置方式。现场实践表明:恰当布置钻孔间距、钻孔直径能够显著提高瓦斯抽采率,从卸压瓦斯抽采量角度考虑己15-24070(下)综放工作面钻孔间距3~5 m,直径0.1~0.133 m时,工作面顺层钻孔瓦斯抽采效率达到29%,抽采效果明显。

基于COMSOL软件分析确定煤堆初始自燃区域

为有针对性地对不同堆放参数条件下的煤堆进行自燃防治,基于煤堆自燃理论,采用COMSOL Multiphysics5.0数值仿真软件建立煤堆自燃模型,研究了孔隙率为0.2~0.6时煤堆的最易自燃风速范围、发火期及最易自燃风速范围内煤堆初始自燃位置。结果表明：随着煤堆孔隙率的增大,煤堆自燃风速范围逐渐缩小。煤堆自然发火期的最小、最大值均呈现先增加后减小的变化趋势。在自燃风速范围内,随着风速的增大,不同孔隙率煤堆最易自燃位置呈现＂左侧中部-中间中上部-右侧上部＂的移动规律,且初始自燃点具有共性,均出现在相同坐标位置处。该结果可为精确定点治理煤堆自燃提供有益的参考。