撞击对电梯层门结构的破坏失效研究

为了分析重物撞击下电梯层门的安全性,同时提高电梯检验现场对层门可靠性判断的准确率和效率,研究不同滑块嵌入深度下的电梯层门在重物撞击下的破坏失效情况。基于理论分析,得到了不同滑块嵌入深度下的滑块最大应力;再运用LS-DYNA软件对重物冲撞击下的层门破坏进行数值模拟,得到了层门结构的静力学特征;设置10 mm滑块嵌入深度的相同工况下的物理撞击实验,得到滑块的变形量,最后将数值模拟结果与理论计算和物理撞击实验结果进行比对。研究表明:结合实际地坎宽度和留有安全余量的考虑,电梯的层门滑块嵌入深度设计应尽量大于30 mm,数值模拟得到的滑块最大应力值和理论计算较为接近,在4%~11%之间,数值模拟中滑块产生的变形量与物理实验的误差为11.4%,利用数值模拟来研究设置不同尺寸的电梯层门滑块嵌入深度的问题是可行的。

基于改进变权与云模型的煤矿安全状态评价及其应用

为了更加合理地评价煤矿安全状态,构建基于改进变权和正态云理论的煤矿安全状态评价模型.由期望、熵、超熵构成的特定结构函数确定状态评判矩阵,得出各评价指标的不同等级确定度.基于博弈论思想对变权理论进行改进,确定指标权重,利用置信度系数作为验证评判参量,得出该模型在2种不同权重下的综合评判结果及其可靠程度信息.研究表明:基于改进变权与云理论模型得出的综合确定度为0.775,状态等级为Ⅱ级,煤矿安全状态评判结果为较安全,与其他方法的评判结果相吻合.该模型是一种简易可靠的煤矿安全风险预测方法.

突出冲击波对防突风门的破坏失效研究

为了分析煤与瓦斯突出事故中防突风门的安全性,同时降低成本寻求对现有防突风门材料和结构的替代方案,研究不同厚度的Q460钢制防突风门在突出冲击波载荷下的破坏情况。基于能量法得到不同厚度的风门最大挠度数学模型,再根据煤炭行业规定中的对应数据和安全要求,运用LS-DYNA软件对冲击载荷下的风门破坏进行数值模拟,得到Q460钢制防突风门的静力学特征并与能量法结果进行比对。结果表明:长宽分别为1.75 m和1.8 m,厚度为25 mm和30 mm的风门在0.6 MPa的冲击波超压作用下能满足安全要求,能量法计算结果与数值模拟误差在9%以内,基于安全设计余量可以接受;提出挠厚比概念,当挠厚比小于0.84时,风门不会被破坏,在使用Q460钢设计防突风门时,应尽量确保该值小于0.84。

基于融合权集对云的煤矿安全评价及应用

为合理评价煤矿安全状态,针对煤矿安全影响因素多、指标体系关联度复杂等问题,提出融合权与集对云的安全评价模型。运用云理论特征值修饰集对分析联系度,兼顾系统的模糊性与不确定性,并引入融和后的各指标最优权重,得出系统综合云联系度;绘制等级云图判定系统安全状态及偏向趋势;结合煤矿实例进行验证。结果表明:案例煤矿所处安全状态为较安全,有偏向一般安全状态微势。分析结果与实际相符,且充分考虑煤矿安全评价体系的随机性,该模型可为煤矿安全评价提供理论指导。

突出冲击波对风筒防逆流装置的破坏失效研究

为分析煤与瓦斯突出事故中风筒防逆流装置的安全性,研究了现有防逆流装置在10MPa煤层瓦斯压力规模的突出冲击波超压作用下的动力学特征,并且基于研究结果和安全设计理念给出改进方案。结合流体动力学,得到了巷道不同位置的冲击波超压数学模型,并运用LS-DYNA软件对冲击载荷下的风筒防逆流装置结构破坏进行数值模拟,得到不同结构和材料的风筒防逆流装置的动力学特征。研究表明:风筒截面积远小于巷道截面积,由于传播路径截面积的缩小,从巷道进入风筒的冲击波超压会突然增大至巷道中的五倍。现有的防逆流装置在10MPa煤层瓦斯压力规模的冲击波超压作用下最大应力值达到664MPa,远大于Q235钢的屈服极限235MPa,无法满足安全要求;结构改进后的25mm和30mm厚度防逆流装置,在最恶劣工况下最大应力均小于材料的屈服极限,最大变形远小于自身厚度,可以满足安全要求。

基于PSO-BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测

为了更加合理地预测煤体瓦斯渗透率,将粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)、附加动量法与BP神经网络(BP Neural Network)相结合,选取影响煤体瓦斯渗透率的4个主要因素:有效应力、瓦斯压力、温度和煤的抗压强度,建立PSO-BP神经网络煤体瓦斯渗透率预测模型.研究表明:传统BP神经网络均方根误差(Root Mean Squard Error,RMSE)为0.135;基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的神经网络模型均方根误差为0.068;基于PSO的BP神经网络预测法均方根误差为0.055.相对于其他两种方法,基于PSO的BP神经网络预测具有更加广泛的适用性以及更高的精度,可为预防煤与瓦斯突出以及瓦斯抽采提供更为准确的理论指导.

松软煤层穿层梳状定向钻孔瓦斯抽采工艺研究

为了解决大部分突出矿井的煤层瓦斯含量高、煤质松软、压力大、煤层抽采和瓦斯区域消突周期长,瓦斯治理工程量大等诸多问题,在贵州黔西青龙煤矿试验了松软煤层穿层梳状定向钻孔瓦斯抽采技术,利用定向钻机结合底板梳状开分支孔技术进行定向钻预抽瓦斯,进行区域消突。通过大区域定向长钻孔施工示范工程,达到为矿井区域瓦斯治理提供重要的示范作用,引进新技术和新设备,提高瓦斯治理水平等目的。

煤与瓦斯突出冲击波对防突风门破坏的研究

为分析煤与瓦斯突出发生后防突风门的安全性,结合流体动力学研究突出冲击波对典型风门的破坏机制。基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,同时结合行业标准给出作用在风门上的反射超压。以防突风门工业试验数据和相关冲击载荷施加方程为基础,运用LS-DYNA软件对冲击载荷下的风门破坏进行模拟。研究表明:风门的应力随时间变化的趋势与载荷施加具有一致相关性,中心位置和靠近风筒位置是风门结构的薄弱处,峰值应力最高达到204.6 MPa,超过了Q195钢的屈服极限195MPa,需要加固。

突出冲击波对风门和风筒防逆流装置的破坏研究

为了防止煤与瓦斯突出后发生瓦斯逆流,结合流体动力学研究突出冲击波对防突风门和风筒防逆流装置的破坏失效机制。基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,给出作用在风门和风筒防逆流装置处的反射超压。利用突出能量传播模拟系统,模拟井下发生突出事故后冲击波在巷道中的传播,并将试验结果与理论计算和数值模拟结果进行对比。在此基础上利用Fluent对4种不同突出条件下冲击波在巷道内的传播进行模拟研究,并且将风门和风筒防逆流装置处的超压随时间变化数据输入LS-DYNA进行数值模拟。研究结果表明:实际的冲击波衰减比数值模拟和理论计算更加快,试验和模拟误差不大且总的变化规律是一致的,利用数值模拟手段研究冲击波传播规律是可行的;风筒防逆流装置处的冲击波超压峰值大于风门位置的超压峰值,且冲击波超压在第1个波峰出现后震荡下降;由于风筒中反射出的冲击波叠加,风门位置的超压峰值是在第2个波峰出现,突出压力和突出孔径越大,相应的冲击波超压峰值就越大。研究成果对防突风门和防逆流装置设计具有指导意义。