全方位培养自主学习与实践创新能力的教学体系构建与实践

针对高校创新人才培养中存在的问题,如教育教学方法陈旧、实验教学条件有限和学生实践能力不足,缺乏创新意识等,提出并实施“五个环节”研讨式课堂教学方法,打造多层次、虚实结合的实验教学体系,开展“四化”实践教学模式,建立促进学生自主学习与实践创新能力的考核机制等针对性措施,从而全方位提高教育教学质量,培养学生自主学习与实践创新能力,促进新工科人才解决复杂工程问题核心能力的达成。

基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验系统

为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因火灾监测与远程自动控制救灾风门应急处置、内因火灾监测与温控胞衣阻化剂防灭火应急防控等人机交互试验实训;最后,建立综合评测的试验评价体系用于考核评估。结果表明:该试验系统具备虚拟现实沉浸性、交互性、构想性的技术特点,利于打造井下三维虚拟仿真场景,逼真展示矿井火灾演变过程;在试验与实训方面,可以突破传统模式在时间、空间、安全、资源等方面的限制,提供自主学习与多元评价方式。

局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题,以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景,采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因,并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明:采用负压通风时,增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数,仍低于20%;采用局部正压通风时,采场内20%氧气体积分数等值线在通风风速达到1.6 m/s时,与工作面呈平行状态,增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数;采用局部正压通风回风巷增阻时,相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题,且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件,建立工作面采场气体运移模型,开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究,数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明,采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题,工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15%上升到20%以上,并始终保持正常水平,确保了工作面的安全生产。

矿井复杂风网火灾风烟流应急调控技术及应用

针对复杂通风网络井巷火灾预防和应急救援较困难现状,分析了风流场、温度场、烟流浓度场的风流扰动、热量传递、烟流扩散等规律。根据不同火源位置的烟流演化规律,提出一种能够同时满足排烟风量和采场风量需求的火灾风烟流应急联动调控方案。以鄂尔多斯转龙湾煤矿为应用案例,建立了转龙湾煤矿火灾烟流应急联动调控系统。为分析其控风排烟效果,结合实际的井巷和通风参数,基于Ventsim软件构建了其复杂通风网络三维可视化模型。运用VentFire模块对其不同火源位置火灾场景的风烟流蔓延效果进行模拟。分析了采取应急调控方案前后的排烟效果和风量分配情况。结果表明:当不同位置发生火灾时,及时启动应急排烟方案,在满足排烟风量的基础上其他各关键地点的风量仍能保证正常通风时的90%以上,能够满足转龙湾煤矿灾变期间的控灾、救灾需求。

矿井主要通风机性能分布式测定系统的开发

为了测定数据的准确性和实时性,开发一种多单片机系统协同工作的分布式测定系统,实现了多参数瞬时采样和存贮,并将这些数据上传给上位机,再经过上位机计算和处理,可动态显示主要通风机实测特性工况点和计算参数。详细介绍了利用80C552单片机捕捉功能寄存器测量脉冲的方法、硬件接口和相应的应用程序。

多层丝网结构抑制瓦斯爆炸传播的数学模型

在多层金属丝网结构对瓦斯爆炸传播的抑制作用机理上建立了多层丝网结构抑燃抑爆的数学模型,表述了火焰传播参数、爆炸反应波参数与丝网结构参数之间的关系。

抑制煤矿瓦斯爆炸传播的新技术设想

基于石油阻火装置对可燃气体爆炸传播的火焰具有淬熄作用,对压力波具有抑制作用,提出将金属丝网、波纹板型等几种结构用于抑制煤矿瓦斯爆炸传播的新思路,填补了阻火器在煤矿中应用的空白,为煤矿阻隔爆技术开拓出新的领域。

简述目前我国煤矿安全管理

从芦岭煤矿“5 .1 3”事故原因出发 ,提出要完善我国煤矿安全管理体制。通过国内外煤矿安全管理的对比 ,指出目前我国煤矿安全管理应该采取的新举措。

二氧化碳和氮气对煤自燃性能影响的对比试验研究

为研究二氧化碳和氮气对于抑制煤自燃的不同效果,设计了煤自燃程序升温静态试验和动态试验,测试了在不同试验条件下煤的耗氧速度和一氧化碳的产生速度,验证了二氧化碳气体和氮气对煤的氧化反应速度产生不同的影响,得到煤样在分别通入空气、氮气-空气混合气体和二氧化碳-空气混合气体后的表观活化能,分别为38.952 75,40.600 59和46.795 35 k J/mol。可见惰性气体可以增大煤样的表观活化能,但是氮气-空气的混合气体只是略微增大了煤样的表观活化能,而二氧化碳-空气混合气体则显著增大了煤样的表观活化能,说明在通入二氧化碳气体情况下煤样更不易自燃,二氧化碳比氮气具有更好的抑制煤炭自燃的能力。

矿井火灾应急救援系统的数值模拟及应用研究

为了应对矿井主进风巷道火灾造成的灾难,研究进风巷胶带及电器电缆火灾发生后烟流在通风系统中的扩散运动,建立矿井火灾应急救援系统,通过预设多组可远程监控的风门,在两主进风巷联络巷之间设立常开风门,进回风巷联络巷之间设立闭锁风门;灾变时通过远程控制常开风门关闭,闭锁风门打开,阻止烟流进入采区人员集中的地点而将其导入回风巷。建立数学物理模型,利用火灾动态模拟软件FDS进行数值模拟,对比启动应急救援系统前后的火灾烟流运动路径变化;模拟点火源与线火源条件下,火灾蔓延、烟流运动及温度分布规律,以指导地面对井下烟流的监测与控制,证明应急救援系统的实用性和可行性。

离子液体处理对煤微观活性结构的影响

利用X线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和红外光谱(FTIR)研究离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIm]BF4)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIm]BF4)对煤中微观活性结构的溶解破坏作用。研究结果表明:离子液体处理煤中的矿物质质量分数降低,芳香层片直径减小,说明离子液体能够溶解除去煤中部分无机矿物质,并对微晶结构的脂族侧链有溶解破坏作用;[BMIm]BF4处理煤的结构有序程度提高,侧链支链等无序结构减少;离子液体处理煤中活性较高的羟基、醚氧键含氧类官能团和甲基、亚甲基脂肪烃类官能团的总体质量分数降低,芳环类C—H基团和C=C基团的活性也减弱。[BMIm]BF4对煤中各类微观活性结构的溶解破坏作用要明显强于[EMIm]BF4的破坏作用。

矿用自动风门技术的发展及其分析比较

文章从控制系统、信号检测方式以及机械传动机构3个方面介绍了矿用自动风门技术的发展及应用现状,分析了目前较为常见的矿用自动风门的工作原理,并比较了其各自的优缺点,最后介绍了一种新型的隔爆兼本安型风门控制器。

矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统研究

针对矿井通风异常情况下应急决策与智能调控水平不高、无法实现风烟流远程控制的现状,设计了矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统;结合通风网络结构,分析了火灾时期风烟流区域联动控制机理,即通过设置烟雾传感器、可调风门等通风设施及远程调控,实现火灾时期烟流区和非烟流区2个并联分支的风量按需分配;研究了矿井火灾风烟流智能调控的影响因素,通过分析矿井火灾前后通风网络结构,构建了火灾风烟流智能调控模型,并介绍了可视化功能实现算法。该系统根据火灾时期火区风阻、通风网络结构、主要通风机运行参数等得出各分支实时风量,通过模拟火灾过程计算关键巷道理想风量并设置阈值,当实际风量与阈值误差超过10%时远程调控风门开度,以实现最佳风量分配。应用结果表明,系统对巷道风量的模拟计算结果、可视化界面显示结果与现场测定结果具有很好的耦合性。

矿井火灾救灾中风量远程调控技术及数值分析

为了研究救灾过程中风量远程调控技术及最佳的风量分配,运用通风学、流体动力学及燃烧学的相关理论,分析了火灾蔓延速度、烟流滚退及"蛙跳"现象对救灾过程风量调控的影响。结合矿井实况,分析了救灾系统启动前后的风网变化,计算了火区风阻和4种风门开度下的调节风阻,利用风网解算技术得出救灾过程中灭火撤人的最佳风量分配和风机的运行工况。提出了灾变过程中远程风量调节与控制方法,对救灾过程中烟流区和非烟流区的风量进行监测与实时显示,设计了开度可调的门体结构,开发了远程控制面板及程序。

基于PLC控制的自动风门程序设计

根据南洺河铁矿自动风门控制系统的要求,设计了PLC程序。该程序分为自动控制和手动控制两部分,使控制系统具有更好的适应性。在自动控制部分,不仅设计了可靠的服务程序,还设计了矿车传感器冗余检测程序、自检程序和故障处理程序,提高了整个自动风门系统的抗干扰能力和可靠性。

煤自燃高温段指标气体的B型关联度分析

为了更准确的预测预报煤炭自燃发火,应用灰色B型关联分析法对4个煤样的指标气体进行了优选.通过计算较高温度段内(100~200℃)北皂褐煤、柴里气煤、李一气肥煤和藩一肥煤四个煤样的烃类气体产物浓度及浓度比值与温度的灰色B型关联度,确定了各煤样的指标气体.实验结果表明:北皂褐煤和柴里气煤的C2H6/C2H4与温度的关联度最大,选择C2H6/C2H4作为指标气体最优;而对藩一肥煤和李一气肥煤则选取C3H8/C2H6作为指标气体,因为C3H8/C2H6与温度的关联度最大.不同煤样的自燃发火指标气体一般不同,在实际应用中应综合考虑现场情况,选取最能反映煤温变化的气体产物,为准确预测煤炭自燃提供信息.

推拉式自动风门系统在南洺河铁矿中的应用

为了使自动风门在通风斜井中安全稳定的运行,根据通风斜井固有的特点,设计了推拉式自动风门,重点研究了推拉式的门体结构和PLC自动控制系统.经过在南洺河铁矿回风斜井的应用表明,推拉式的门体结构可以把风门的自重和风压转化为活动门板的滑动摩擦力,同时风门运动方向和风压方向垂直,所以风压对风门开闭造成的阻力很小,风门的开闭灵活自如;PLC自动控制系统不仅能控制风门开启和关闭,还实现了对风门的软件互锁和对系统故障的诊断与处理.该系统控制灵活、抗干扰能力强、工作稳定可靠,可以有效预防事故发生.所以推拉式自动风门克服了通风斜井的不利因素,可以在通风斜井中安全稳定运行.

EDA9033在风机性能在线监测系统中的应用

简要介绍了EDA90 33三相电参数数据采集模块的特性及其在基于 80C5 5 2单片机和远程通信系统的矿井主要通风机性能在线监测系统中的应用。通过采用该模块提高了三相电参数监测的精确度。

基于风量可调度的矿井风量调节

由于通风网络中分支的风量相互影响,针对改变分支风阻重新分配风量的方法会造成风量减小较快的分支风量不能满足最低需风要求的问题,基于风量调节基本理论建立了风量可调度模型,提出了基于风量可调度的矿井风量调节方法。该方法利用风网解算确定被调分支风阻可调范围,进而从定量角度求得需风分支风量可调度。利用该方法计算风量可调度便于选择最佳风阻调节分支以及确定风阻调节范围与风量变化量。

基于LabVIEW的微震实时监测系统

针对锡铁山铅锌矿深部地压活动频繁的现状,提出了一种基于LabVIEW的微震实时监测系统的设计方案。该系统采用三分量检波器检测微震信号,通过前置放大电路、滤波电路、NI CRIO-9014嵌入式实时控制器与NI 9201采集模块将信号送入工控机及LabVIEW软件平台进行处理,从而实现微震实时监测及定位功能。实际应用表明,该系统的实时性和准确性满足设计要求,具有一定的可行性。