新工科背景下工业通风课程线上线下混合式教学模式探讨

新工科背景下,课程教学改革是培养具有持续性创新综合能力,培养符合工程教育认证毕业要求人才的关键环节。以安全工程专业工业通风课程为例,分析教学中存在的问题,并且从课程教学内容组织、教学模式构建、教学过程师生互动设计、能力训练设计以及课程考核等方面探讨改革思路。研究结果有助于教师更好地开展专业课程的混合式教学,提升教学效果。

安全工程专业流体力学课程思政教学设计与实现路径——以湖南工学院为例

从学校的办学定位、安全工程专业人才培养目标出发,提出流体力学课程思政的建设目标、建设方向及课程思政元素的建设思路。结合流体力学课程特点,科学合理设计课程思政建设方案,并通过“孔口出流量公式及其工程应用”这一教学内容的课程思政教学进行设计。详细阐述课程思政元素融入过程以及具体的实施过程,以期实现课堂教学内容在知识传授、能力培养和价值塑造三个方面的统一。

高校安全工程专业“四位一体”课程思政教学体系构建探研——基于工程教育专业认证背景

高校安全工程专业是培养工程科技人才,提供建设工业强国的人才资源的重要专业。高校安全工程专业课程思政建设,应从课程育人目标、课程育人内容、课程教学方法和课程教学效果评价四个方面,构建专业课程“四位一体”课程思政教学体系。同时,着力提高、丰富教学方法及教学手段,建立价值塑造、知识传授和能力培养紧密结合,且鲜明特色的安全工程专业课程思政育人模式。

BOPPPS模式下环境工程概论课程思政教学改革研究

为解决安全工程专业学生在环境工程概论课程学习中动力不足、学习效果差、效率低和环境保护意识差等问题,运用BOPPPS模型,针对本门课程课前课后出现的问题,进行“课程思政”下探索课程隐藏的问题,根据教学中存在问题提出切实可行的改革措施,以提高教学质量,达成课程培养目标。

基于前景理论和区间数的煤矿瓦斯爆炸风险评价

为评估煤矿瓦斯爆炸的灾害风险,结合前景理论与模糊综合评价理论,建立风险评价模型。根据煤矿瓦斯爆炸的形成条件和事故致因理论,建立风险评价体系;运用前景理论,以统计推断计算的区间数期望值为参考点,确定各指标属性值为区间数的决策权重,结合模糊综合评价理论与区间数排序原理,建立基于区间数的煤矿瓦斯爆炸风险模糊综合评价模型;运用该模型对某地3座煤矿进行风险评估,风险评价结果与煤矿的生产实际情况一致。结果表明:该评价方法克服了人的有限理性行为对决策时的主观期望效用的影响,使评价结果更加客观、科学。

煤与瓦斯突出预测综合指标F临界值研究

为了更加准确的预测掘进工作面煤与瓦斯突出,防止灾害事故的发生,针对＂三率＂各评价指标与掘进工作面煤与瓦斯突出预测综合指标具有区间型属性特性,运用灰靶决策理论,提出了基于熵值加权法与多指标加权灰靶相耦合的决策模型。该模型引入＂奖优罚劣＂变换算子,对样本矩阵进行无量纲初始化处理,结合改进的熵值法确定指标权重,构建了综合指标F临界值的决策模型,将综合指标F值在200-400内以10为步长形成了21个评价方案,对综合指标F的临界值进行研究。最后,通过在章村煤矿的现场实际应用,证实了该模型的有效性与实用性。

煤矿瓦斯涌出量动态预测的PCA-MFOA-GRNN模型及应用

针对煤矿瓦斯涌出受许多因素的影响,为了克服瓦斯涌出中存在的复杂的非线性关系,从而实现稳定、可靠、精确的对煤矿综采工作面瓦斯涌出量进行动态预测,提出了主成分分析法(PCA)结合改进的果蝇算法(MFOA)优化GRNN的绝对瓦斯涌出量的预测手段。运用PCA算法对原始输入数据降维;并且对果蝇算法中的Si函数增加一个跳脱参数B,避免局部最优因子对预测模型的干扰;将MFOA算法对GRNN的平滑因子σ进行优化;将PCA结果作为模型的输入,建立了PCA-MFOAGRNN算法的回采工作面瓦斯涌出量动态预测模型,结合实际矿井瓦斯涌出量监测的相关数据检验该模型,并将该模型的预测结果与未修正的FOA-GRNN算法、CIPSO-ENN算法、BP神经网络预测、Elman网络预测结果进行对比,结果表明:该预测模型对GRNN的参数优化后得到的预测模型较其他预测模型有更强的泛化能力和更高的预测精度。

新景矿9~#煤顺层钻孔瓦斯抽采固-气耦合模型数值模拟

为了探讨顺层瓦斯抽采时的瓦斯渗流运移规律,提高低渗透煤层的抽采效率,运用弹塑力学理论,基于煤体骨架有效应力的变形特性,利用Kozeny-Carman方程进行理论推导,建立了钻孔周围煤体弹性形变与塑性形变的渗透率与孔隙率动态变化模型.结合多孔介质渗流力学理论,建立了钻孔抽采瓦斯渗流固-气耦合模型.针对新景矿9#煤的地质条件,运用COMSOL计算软件,对其耦合模型进行数值计算,得出了布孔间距与单钻孔有效抽采半径之间的关系.模拟结果表明:随着钻孔不断抽采,钻孔瓦斯抽采量初期比较大并能维持一段时间,随后将逐渐减小,最后接近稳定值,同时钻孔有效抽采半径也逐渐变大,但变化的程度越来越小.通过现场实际运用,验证了该模型与关系式的有效性与正确性.

基于SPSS的采煤工作面瓦斯涌出量预测模型研究

为了对矿井采煤工作面瓦斯涌出量进行有效预测,结合影响工作面瓦斯涌出量的各个因素,针对各因素间存在严重的多重共线性引起算法计算误差放大的问题,采用逐步回归算法进行优化。运用SPSS软件,综合多元主成分回归分析算法得出采煤工作面瓦斯涌出的主要影响因素,并建立PCR-SPA预测模型。将该模型的预测性能与多元线性回归预测、灰色关联度分析预测、BP神经网络预测结果进行对比分析。结果表明:该模型选取了三个主成分变量,有效地减少了计算量,具有较高的预测精度,可以对矿井工作面瓦斯涌出量进行有效预测。

沿空留巷开采中堵漏的必要性分析

沿空留巷开采技术已在很多矿区得到广泛应用,在提高回采率、减少巷道掘进工程量的同时,却也加剧了采空区的漏风量。为了说明漏风给采空区防灭火工作造成的不利影响,强调堵漏在沿空留巷开采中应用的必要性,本文采用有限单元法对采空区速度场和氧浓度场进行了数值模拟,通过两者叠加划分出了自燃"三带",并在数学模型的建立过程中考虑了遗煤氧化及采空区瓦斯涌出对氧气的稀释作用。计算结果表明:堵漏前自燃带最大宽度为196m,平均宽度为110m;堵漏后自燃带最大宽度为70m,平均宽度为63m。由此可见,漏风点的存在对采空区"三带"影响较大,且对采空区防灭火十分不利。所以沿空留巷开采中采取堵漏措施是十分必要的。

采空区遗煤自燃产生的C_2H_4促进瓦斯爆炸特性

为研究C2H4体积分数对瓦斯爆炸过程的影响规律,利用化学反应动力学和燃烧爆炸理论,根据已建立的数学模型对瓦斯爆炸过程中反应物浓度变化,爆炸后主要致灾性气体CO、CO2浓度变化进行分析.研究结果表明:CO浓度的变化趋势是先增加再减少,CO2浓度的变化趋势是先增加,然后基本保持不变;找出了促进瓦斯爆炸的主要反应步.混合气中含有C2H4时,会一定程度降低CH4的消耗速率,促进CO的消耗和CO2的生成.

煤矿瓦斯爆炸灰色-IAHP危险性评价模型及应用

针对煤矿瓦斯灾害及其爆炸的危险性,利用斯爆炸致灾机理与条件,从人-机(物)-环境-管理4个方面建立危险性评价指标体系,结合灰色理论与区间层次分析法,建立煤矿瓦斯爆炸危险性耦合评价模型.通过IAHP确定评价模型指标权重,同时采用中心点三角白化权函数引入改进传统白化权函数存在灰类多重交叉现象;根据模型指标的固有属性不同,采用相就的评价方法以及相对应的评价等级划分,提出基于灰色-IAHP的煤矿瓦斯爆炸危险性评价方法;运用该评价方法对煤矿现场5个工作面进行实践评价检验.研究结果表明:5个工作面的瓦斯爆炸危险性均为较安全,结果与煤矿的实际情况一致,表明该评价模型有较好的可靠性与可行性.

李雅庄矿通风阻力测定及系统优化改造方案研究

为了掌握李雅庄煤矿井下通风阻力分布及井下通风系统稳定性,并对二采区即将封闭、矿井形成"一井一区一面"布局的生产系统进行优化调整改造,采用压差计法与气压计法相结合的方法,对其通风系统进行阻力测定,并利用通风网络模拟及解算,提出了通风系统优化方案。结果表明:二采区的通风阻力测试相对误差为2.51%;六采区的通风阻力测试误差为3.75%。均符合行业标准要求,测试结果真实可靠。所提出的通风系统优化改造方案,切合矿井生产实际,可在保证矿井今后系统用风要求及稳定性的前提下,降低系统通风阻力,这对保证矿井生产能力及矿井安全生产有着重要的指导意义。

基于解析-数值耦合法的瓦斯压力预判方法

瓦斯压力是煤层瓦斯的重要基础参数,为了掌握煤层瓦斯压力,基于煤层瓦斯连续方程进行了瓦斯压力与煤层倾斜长度解析模型的推演,针对推演出的模型结合数值拟合方法建立了一种解析-数值耦合的瓦斯压力预判方法。为便于比较该方法与一般数值拟合的差异,选择了浅埋煤层及深部煤层两个差异化样本。不同样本下,一般数值拟合方法与耦合方法预判结果显示:样本Ⅰ中不同预判方法的相关性系数均在0.9874之上,样本Ⅱ中不同的预判模型相关性系数差异较大,耦合模型相关性系数最大为0.7786;样本Ⅰ中标准差数值及不同方法间差异均较小,样本Ⅱ中标差差异较明显;一般预判方法瓦斯压力增长梯度随倾斜长度的增加逐渐变大与实际不符,耦合方法瓦斯压力随倾斜长度增长趋于稳定与实际情况一致;不同预判模型下瓦斯压力生长曲线不因样本差异而有较大的波动。综合不同样本瓦斯压力预判结果可知,浅埋煤层瓦斯压力预判可应用线性回归方法,深部煤层瓦斯压力预判应用耦合方法与实际更相符。

采空区氧化带与发火期动态演化规律模拟研究

为研究采煤工作面开采过程中采空区自燃氧化带的分布与宽度及发火期动态变化规律,利用COMSOL多物理场数值模拟软件,基于变形几何和其他多物理-化学场,以瑞安公司014N1-1综放工作面为例,建立采空区自燃动态数值模拟模型,开展采空区遗煤自燃数值模拟研究。结果表明：工作面开采过程中,供风量大、推进速度低,氧化带初次出现所需时间长、发火期短;氧化带最大宽度与时间间有类似＂S＂型关系,动态非稳定性增加;开采初期氧化带宽度随风量增加而变小,开采稳定阶段,则相反;随开采速度增加,氧化带最大宽度与推进速度的比值（Lmax/vt）变小,自燃危险性降低。

巷道断面形状对围岩散热规律的影响研究

为了研究巷道断面形状特征对围岩散热特性的影响,结合矿井通风的实际情况,建立贴体坐标系下二维径向围岩非稳态导热的微分方程。利用坐标变换方法将实际物理平面内的控制方程转换到规则的计算平面内进行求解。以水力半径为1.2 m的不同断面形状的巷道为研究对象,利用自主编制的基于有限体积法(FVM)的C++求解程序,对其内部温度场变化情况开展数值模拟研究。结果表明,矿井通风初期的前5年内,围岩温度场的分布特点受巷道断面形状的影响较为显著。围岩散热呈现各向异性特点,且通风时间越长各向异性的特点越显著。通过数据分析拟合发现,巷道围岩的调热圈半径随通风时间呈指数变化,且经历相同通风时间后,调热圈半径随形状因子增大呈线性增加趋势。巷道壁面平均温度和散热热流密度随形状因子增大而降低,但二者随时间变化的轨迹不同。

五家沟煤矿工字钢巷道的摩擦阻力系数的研究

通过对五家沟煤矿进行的通风阻力测试,所获得的工字钢支护巷道的实测数据的基础上,运用SPSS软件,采用Bootstrap重样方法统计分析,对其进行了聚类分析、异常值的箱线图分析、Kolmogorov-Smirnova检验和Shapiro-Wilk检验。统计结果表明:在所获得的实测数据中,在剔除实测数据中存在的极端值和异常值之后,通过两种检验方法得出摩擦阻力系数不服从正态分布。采用Bootstrap重样抽样方法,对其进行统计计算,得出了摩擦阻力系数取值范围为[0.0070,0.0132]N.s2/m4。将该摩擦阻力系数的统计结果应用于官地煤矿,通过实测与应用算出的百米摩擦风阻进行比较及相关性分析,相关性是高度显著的,验证了其正确性,从而提高了矿井工字钢巷道摩擦阻力系数计算的准确性和可靠性,对矿山的通风安全管理具有重要的指导意义。

撞杆式无压风门的现场应用研究

通过多年的现场实践发现,受设计原理的限制,传统的单开式风门在高负压矿井中单人开启较困难,门扇与门框在长期的接触中极易相互碰撞产生损伤,降低使用寿命,且利用钢丝绳控制两道风门的闭锁装置往往会造成密封不严,出现漏风。基于上述原因,金河煤矿选用了撞杆式无压自动风门,利用风压平衡原理,实现风门联动,不但易于开启而且具有较好的密封效果,减少了漏风,经现场应用,效果较好。

什林煤矿通风系统阻力测定与分析

为了掌握什林煤矿井下通风阻力分布情况,以及井下通风系统的稳定性,依据什林煤矿通风系统的实际情况,运用气压计法和压差计法相结合的方法,对其进行通风系统阻力测定,全面分析矿井通风系统的阻力分布情况。分析结果表明:什林煤矿通风系统阻力分析基本合理,风量能够满足矿井的实际生产需要。针对什林煤矿通风系统现状提出了合理的建议。

7.0 m大采高综采工作面临近回撤阶段的冒顶压架机理分析及防治措施

针对神东矿区大柳塔煤矿采用7.0 m大采高综采工作面在临近回撤阶段冒顶压架事故频发的问题,运用FLAC^(3D)数值模拟软件,建立工作面回撤采动模型,对该矿52304工作面临近回撤阶段时调节巷留设与否对应的工作面垂直应力分布进行模拟对比;采用现场测试与理论分析的方法,对大采高综采工作面冒顶压架机理进行分析。结果表明,调节巷的布置会引起巷道两端面产生应力集中,容易引发冒顶压架事故。提出了大采高综采工作面回撤阶段的冒顶压架防治措施,该措施的有效性与可靠性在后续开采过程中得到了验证。