快掘面风流动态调控参数与压抽比对粉尘运移的影响及降尘分析

随着矿山快掘设备的逐渐引进,快掘面粉尘污染问题愈加严重。为有效减少快掘面生产过程中的粉尘污染,设计出风流动态调控降尘净化系统,通过调节风流的状态并设计了不同工况下的风流调控方案,以降低司机处粉尘浓度与粉尘的扩散距离。以陕西某矿快掘面为例,建立了风流—粉尘耦合场有限元模型,并对模型进行了井下验证;分析了风流动态调控降尘净化系统中出风口偏角、出风口缩放口径、出风口距端头距离及风量压抽比4个参数对风流与粉尘场的影响规律;设计正交试验分析了各参数与司机处粉尘浓度与粉尘扩散距离之间的关联性,确定了最佳调控净化方案。结果表明:各参数对司机处粉尘浓度与粉尘扩散距离影响程度的显著性排序由大到小依次为风量压抽比、出风口偏角、出风口距端头距离、出风口缩放口径。确定的最佳调控净化方案为出风口距离端头10 m、出风口偏角20°、出风口缩放口径1.0 m及风量压抽比1。设计搭建试验平台进行了准确性及净化效果测试验证,模拟值与试验值的平均误差小于8.91%,净化后司机处粉尘浓度由327.22 mg/m^(3)降低至156.47 mg/m^(3),降低了52.18%,粉尘扩散距离由39.74 m缩短至25.91 m,缩短了34.80%,有效改善了快掘面的空气环境。

综掘面风流调控下的瓦斯与粉尘浓度双目标预测模型研究

针对综掘面瓦斯和粉尘浓度预测能力不足,导致瓦斯粉尘积聚难以提前解决,造成风筒出风口风流调控降尘排瓦效果不佳的问题,采用层次分析法确定了瓦斯和粉尘浓度分布的关键影响因素,建立了7-11-3结构的双目标预测神经网络模型,并进行出风口距端头5 m和10 m工况下的应用测试,结果表明:模型误差率最大9.85%,最小0.27%。瓦斯浓度最高降低了45%,粉尘浓度最高降低了40%,有效预防了瓦斯和粉尘浓度的积聚问题。

综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响:随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案:压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,压风口口径为0.9 m,抽风口距工作面距离为4.3 m,压抽比为1.1。搭建了风流调控下粉尘沉降实验平台,实验结果表明:测试值与粉尘沉降优化回归模型的模拟值误差在13%以内,验证了模型的准确性;优化后粒径为71~100μm的粉尘受风流调控参数影响明显,沉降在掘进机前方;优化后回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度分别降低了47.4%和42.4%,降尘效果明显。

基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法

基于光散射原理测定粉尘质量浓度只能定时定点手动检测,实时性差,且只能检测出粉尘质量浓度,并不能给出粒径分布范围。目前基于图像分析的粉尘颗粒检测研究主要是针对粉尘质量浓度或粒径分布进行单方面研究,并不能实现粉尘质量浓度和粒径分布范围的同时检测。针对上述问题,提出了一种基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法,探究图像特征与粉尘质量浓度、粒径分布间的关系。通过粉尘样本收集及图像采集装置,采集粉尘颗粒图像并获取采集图像时的粉尘质量浓度。编写粉尘样本图像处理算法,提取图像的灰度特征、纹理特征、几何特征相关参数。对提取的图像特征与实测粉尘质量浓度进行相关性分析,选取相关性较大的图像特征作为参数建立回归数学模型。提取粉尘颗粒对象像素点个数,结合转换系数,基于几何当量等效面积径计算粉尘粒径大小及分布范围。实验结果表明:实测粉尘质量浓度与建立的图像特征多元非线性回归模型数学模型计算值间的平均相对误差为12.37%,标准实测粒径与几何当量等效面积径得到的粒径分布间的最大相对误差为8.63%,平均相对误差为6.37%,验证了基于图像特征的粉尘质量浓度回归数学模型和基于几何当量等效面积径分布数学模型的准确性。

快掘面抽风口集尘参数变化下粉尘场优化模型研究

为了解决长压短抽通风方式下传统抽风口集尘效果不适应掘进速度快、产尘量大的工作面集尘需求等问题,提出设计抽风筒集尘口装置及系统布局,以降低快掘面高粉尘危害和污染等隐患。利用Fluent建立集尘系统的粉尘场有限元模型,分析单集尘参数对粉尘场影响并确定参数取值范围,设计二次回归正交试验,建立司机和人行道呼吸带粉尘质量浓度双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解模型。以陕西某矿快掘面为研究对象,求解得到该集尘布局下最佳集尘参数方案。搭建集尘系统试验平台来测试最佳集尘参数方案,研究结果表明:试验测试值和预测值误差小于8%,优化后的司机处粉尘质量浓度和人行道呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低79.3%,58.7%,证明优化模型准确且有效。研究结果可为实现快掘面空气净化目标提供参考。

综掘工作面风流调控装置与射流风幕综合调控粉尘场优化分析

为解决目前综掘工作面传统混合式通风下粉尘聚集污染严重的问题,提出了利用出风口风流调控装置与抽风口射流风幕综合调控优化粉尘场的思路。以陕北某矿综掘工作面为研究对象,建立了风流-粉尘气固耦合场有限元模型,分析了调控装置口径、调控装置右偏角、风幕出口宽度、风幕出口速度及风幕出口张角等参数对粉尘场的影响;设计了正交试验以确定最佳综合调控方案,设计搭建了实验平台进行综合调控方案准确性和降尘效果验证。结果表明:在该综掘工作面通风系统布局下,当调控装置口径1.2 m,调控装置右偏角9°,风幕出口宽度0.14 m,风幕出口速度7 m/s,风幕出口张角60°时,司机位置粉尘质量浓度和行人呼吸带高度平均粉尘质量浓度分别降低91.7%和74.9%,测试误差均在10%以下,有效改善了通风环境。

综掘工作面风流调控下风速及瓦斯粉尘浓度融合预测模型研究

针对综掘工作面传统的通风总量控制管理模式不能根据实际需求进行风流调控,造成瓦斯及粉尘聚集和污染隐患等问题,对风流调控下的风速及瓦斯粉尘浓度多源数据融合神经网络预测模型进行了研究。采用欧拉-拉格朗日法建立了风流调控下的瓦斯及粉尘气固耦合模型并进行了测试验证,模拟分析瓦斯和粉尘颗粒在综掘巷道的分布情况,获取大量不同风流调控方案下的风速及瓦斯粉尘浓度样本数据。采用多层感知器神经网络技术建立预测模型结构,选取对瓦斯及粉尘浓度具有较大影响的风流调控等参数作为输入层,根据风速及瓦斯粉尘的隐患位置确定输出层,对样本数据进行预处理,通过引入差分进化算法搜索最佳隐藏层节点数和学习率,利用TensorFlow框架搭建多源数据融合神经网络预测模型。以陕北某矿综掘工作面为研究对象,对不同风流调控方案进行预测和井下实测验证。结果表明:该模型相对误差最大值为9.7%,具有较高的准确性;选取出风口距端头最短距离5 m和最远距离10 m这2种工况下的最佳调控方案,与调控前相比,风速符合规范要求,端头死角区瓦斯体积分数分别降低34%和35%,回风侧人行处平均粉尘质量浓度分别降低40%和41%,司机处粉尘质量浓度分别降低38%和36%,研究可为风流调控提供参考。

数字孪生驱动的掘进工作面出风口风流智能调控系统

为满足掘进工作面通风系统智能化的发展需求,针对传统局部通风系统无法实时监测及智能调控风筒出风口风流状态而导致风速场分配不合理,死角区瓦斯积聚严重和粉尘污染等安全隐患问题,提出一种基于数字孪生技术的掘进工作面出风口风流智能调控系统,优化风流场分布。分析建立了系统实现的整体框架、运行流程及关键技术,利用Zigbee自组网功能进行巷道风速、瓦斯体积分数及粉尘质量浓度等实时数据的监测采集,通过ARIMA时间序列预测模型对下一时刻瓦斯体积分数及粉尘质量浓度进行智能预测分析,并引入小生境四段式编码遗传算法提取相应出风口风流智能调控规则,结合GPRS无线传输技术实现出风口风流状态的智能调控,在此基础上,运用Unity3D构建系统虚拟模型并实现了物理实体与虚拟孪生体的映射交互。通过设计搭建的数字孪生系统实验测试平台,验证了系统实时监测、决策评价、智能调控、虚实融合等关键功能技术可行性,并结合具体案例对系统智能调控效果进行了对比分析,结果表明:调控后司机位置处风速明显上升,上隅角瓦斯体积分数由0.623%降低为0.306%,降低率达50.8%;司机位置粉尘质量浓度由1180 mg/m^(3)降低到695 mg/m^(3),单点降尘率达41.1%,回风侧行人高度沿程粉尘质量浓度由430 mg/m^(3)降低为150 mg/m^(3),降尘率达65%,进一步优化了掘进工作面巷道风速、瓦斯及粉尘场的运移分布。

血管内皮生长因子与肿瘤侵袭转移

血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF）,也称血管渗透因子（Vascular Permeability Factor,VPF）,是一种以二硫键相连的二聚体糖蛋白化合物。近年来,关于VEGF参与肿瘤生长、转移过程的研究备受关注,本文对VEGF与肿瘤侵袭转移的研究综述如下。

苓桂术甘汤对急性心梗后心室重构模型大鼠心功能及血清BNP的影响

目的观察苓桂术甘汤对急性心肌梗死后心室重构模型大鼠心功能的影响及各组大鼠血清脑钠肽含量的变化,探讨苓桂术甘汤干预心室重构的机制。方法采用冠状动脉结扎法复制急性心肌梗死大鼠模型,造模2周后将模型大鼠随机分为假手术组,模型组,卡托普利组,苓桂术甘汤低、中、高剂量组。连续给药4周,观察各组大鼠血流动力学参数的变化,采用ELISA法检测血清BNP含量。结果连续给药4周后,各组大鼠血流动力学各项指标显著改善,苓桂术甘汤小、中、大剂量组大鼠LVSP、+dp/dtmax和-dp/dtmax均显著上升,LVEDP显著下降,大鼠血清BNP含量显著降低(P<0.01或P<0.05)。结论苓桂术甘汤对急性心肌梗死后心室重构大鼠心脏舒缩性能具有显著的改善作用,其作用与降低大鼠血清BNP含量密切相关。

高血压病人胰岛素抵抗状态分析

目的 了解高血压患者同时存在多种代谢异常时胰岛素敏感性。方法 测定 4 1例高血压患者和 4 0例健康者胰岛素敏感性指数。再将高血压组分为单纯高血压、合并高血糖、合并高脂血症、合并高血糖高血脂、合并肥胖组。结果 合并高血糖高血脂组胰岛素敏感性降低的发生率明显增高 (P<0 .0 5)。直线相关分析结果显示 ,无论是高血压组还是正常组的体重指数与胰岛素敏感性指数呈明显负相关 (高血压组 r=- 0 .37,P<0 .0 5;正常组 r=- 0 .34,P<0 .0 5)。结论 空腹血糖、空腹血脂、体重指数是影响胰岛素敏感性的重要指标。

矿井局部通风故障诊断系统开发研究

针对矿井局部通风系统故障诊断缺乏信息支持的问题,文章采用可靠性理论对矿井局部通风系统的故障模型树进行了分析;采用智能决策与UML语言对矿井局部通风故障诊断系统总体结构进行了建立,并采用SQL、JAVA语言对系统原型软件进行了开发,对煤矿实例进行了应用示范。论文研究为煤矿局部通风系统故障诊断提供了信息支持,对提高煤矿安全管理有重要的意义。

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。

综掘工作面风筒出风口风流智能调控装置研究

针对目前煤矿综掘工作面局部通风风筒的出风口口径、方向角度和前后距离不能实时动态变化所造成的瓦斯、粉尘爆炸和环境污染风险提升问题,研发安装于风筒出风口的风流智能调控装置。分析综掘工作面实际通风风流运移分布规律及风流调控需求,建立了智能调控装置的整体结构方案,进行了机械结构详细设计及安全性优化分析,并对控制系统软硬件进行了分析设计。研制了机械式调控装置,进行了井下的风速及粉尘浓度的风流场调控测试研究,其测试结果表明:出风口距端头7 m时,调控后回风侧沿程风速由4.01 m/s下降至1.19 m/s,司机位置处的风速由0.1 m/s提高到了0.5 m/s,达到了《煤矿安全规程》要求规定范围;出风口距端头5 m和10 m时,风流场调控后司机位置处粉尘浓度较原始粉尘场最高降低了34%,说明调控装置的调风和降尘效果明显,具有一定的实际应用价值。

掘进巷道壁面粗糙度对受限贴附紊动射流的影响

由于巷道壁面粗糙度对贴附紊动射流起始段与主体段有较大影响,根据贴附射流理论,通过FLUENT软件数值模拟,分析在巷道壁面粗糙度厚度不同及粗糙度不均匀的情况下,贴附紊动射流运动特征及对掘进巷道内通风流场的影响。结果表明:巷道壁面粗糙度厚度对受限贴附紊动射流的起始段影响较小,对主体段影响较大,随着粗糙度厚度增大,主体段的轴心速度减小越快,低风速区厚度增大,在回流区易形成涡流区;随着粗糙度不均匀性增加,巷道内涡流区增大。数值模拟结果与理论分析结果相符,为研究掘进巷道风流传递过程、粉尘与瓦斯运移规律等提供了理论基础。

综掘面出风口及抽风口风流综合调控下粉尘场优化分析

针对煤矿综掘面混合式通风下巷道风流分布不合理、粉尘聚集严重等问题,选取出风口口径、出风口右偏角度、抽风口口径与抽风口左偏角度等4个参数作为调控变量,通过分析确定合理的出风口及抽风口风流综合调控方案,改变巷道风流分布,有效降低粉尘质量浓度。以柠条塔矿S1200巷道为研究对象,结合气固两相流理论,利用fluent软件建立混合式通风下出风口及抽风口风流综合调控的粉尘场有限元模型,通过模拟分析单参数调控对粉尘分布的影响,确定混合式通风下各调控参数的合理调控范围。根据Box-Behnken原则设计粉尘场优化的风流综合调控响应曲面试验,建立了以司机位置及回风侧行人呼吸带高度位置粉尘质量浓度为响应指标的优化模型,通过响应曲面法分析确定了4个调控变量对粉尘质量浓度影响大小的显著性顺序以及粉尘场优化的最佳风流调控方案。设计搭建了1∶5相似模拟S1200综掘面的出风口及抽风口风流调控试验测试系统,利用该测试系统对得出的最佳风流调控方案进行了试验测试验证及降尘效果分析,结果表明:出风口距掘进工作面5和10 m时司机位置粉尘质量浓度分别降低46.1%和70.2%,回风侧行人呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低53.8%和60.5%,试验测试值与优化模型得出的预测值误差均在6%以内,验证了粉尘场优化的最佳风流调控方案的准确性。

PLC及组态王的掘进通风监控与报警系统研究

针对掘进通风瓦斯超限严重,监控能力薄弱的现状,在对掘进通风瓦斯超限的通风、地质等主要原因素进行了分析,建立了瓦斯超限的灾害模型;根据井上和井下实时监测实际需求,建立了基于PLC和组态王的掘进通风瓦斯超限实时检测、诊断、报警和控制井下井上一体化的总体解决方案,搭建了基于PLC的井下监控和报警系统硬件平台,开发了基于组态王的井上远程监控和报警软件系统。最后对软硬件原型系统进行了集成测试和完善,测试结果表明,系统运行可靠稳定,操作简单,灵敏度高,可以实现井下井上一体化的掘进通风监控和报警功能。

刮板输送机卡链状态下圆环链动力学分析

利用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了刮板输送机圆环链的动力学模型,分析了卡链状态下圆环链的动力学变化过程。同时,对不同初始条件下的圆环链动能损失以及卡链过程中圆环链的能量吸收特性进行了分析。

综掘工作面不同截割方式下的最佳风场调控规则

针对目前综掘工作面局部通风方式下,出风口风流状态不能根据实际通风需求进行动态变化,造成巷道内粉尘与瓦斯聚集严重问题,通过最佳风场调控规则分析,以求有效降低粉尘质量浓度和瓦斯体积分数。采用正交试验及流场模拟实验方法分析不同截割方式下风流参数变化对风速、瓦斯及粉尘场分布影响规律,获取大量样本数据,建立风场调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的初始化决策信息系统,并对其进行K-means算法离散化合并规约处理,建立离散化决策信息系统。基于粒计算和Matlab软件编写了风场调控规则获取的智能算法和参数化程序。利用风场调控规则获取方法和参数化程序分析并建立了陕西神木柠条塔矿S1212胶运巷道综掘工作面的最佳风场调控规则,并利用自主研制的风流调控装置进行了井下测试验证。结果表明:经使用最佳风场调控规则后,巷道内风速在0.25~4.00 m/s及死角区域瓦斯体积分数低于1%的前提下,出风口距掘进工作面最近距离5 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低43%,司机处粉尘质量浓度最高降低38%;出风口距掘进工作面最远距离10 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低15%,司机处粉尘质量浓度最高降低37%。