“以学生为中心的”安全人机工程课程思政设计与实践

课程思政即“专业课程承载思政”,是高校教育的重要功能,需秉持系统思维,借助周详规划与设计,卓有成效的实践加以推进。本文紧密围绕价值高度和专业深度二者之间联系,从横向贯通课程逻辑定位思政目标,纵向延伸课程内容发挥思政效应,从教书与育人一体化践行课程思政的教育理念。结合课堂内外,学校内外,线上线下把“思政元素”有设计、有意识、有方法地融入教学,提升课程整体质量。

顺层长钻孔预抽煤层瓦斯数值模拟研究

以丁集矿11-2煤层为对象,使用COMSOL数值模拟软件模拟在煤层实施顺层长钻孔预抽煤层瓦斯措施后钻孔周围瓦斯压力分布规律。通过模拟不同钻孔长度和不同孔间距条件下的钻孔周围瓦斯压力分布规律来得出不同条件下顺层长钻孔的控制范围,为顺层长钻孔的参数优化提供指导。

丙烷对甲烷-空气预混气体爆炸影响机理研究

为探究丙烷对甲烷爆炸的影响,通过试验研究不同体积分数丙烷对甲烷爆炸特性的影响特征,利用CHEMKIN-PRO软件模拟丙烷影响甲烷爆炸过程中自由基变化特征。结果表明,随着丙烷体积分数的增大,丙烷对甲烷爆炸呈现出先促进后抑制的作用。当丙烷体积分数为0.2%~0.6%时,促进甲烷爆炸;当丙烷体积分数为0.8%~1.0%时,抑制甲烷爆炸。在丙烷促进甲烷爆炸阶段,丙烷通过均裂反应生成·C_(2)H_(5)和·CH_3,·CH_(3)增大·H、·O、·OH的生成速率,导致爆炸强度增强;在丙烷抑制甲烷爆炸阶段,随着丙烷体积分数的持续增加,O_(2)体积分数降低,·O生成速率降低,·H、·OH生成速率降低,导致爆炸强度减弱。

开采保护层的效果评价研究

针对金岭煤矿采取的瓦斯治理措施———开采保护层,基于该矿井的地勘瓦斯资料,探讨了开采保护层的合理性,介绍了下保护层开采和底板穿层抽放的方法,评价了开采保护层的效果。结果表明:在高瓦斯矿井中实施保护层开采措施后,煤体得到卸压且产生大量裂隙,瓦斯含量最大值和压力最大值均降低到临界值8.00 m3/t和0.74 MPa以下,改变了煤层瓦斯赋存规律,增加了煤层透气性,提高了抽放效果,从而大幅降低了煤与瓦斯突出危险性。

前视钻孔窥视视频提取钻孔信息的方法与应用

与数字式全景钻孔摄像系统相比,目前的前视电子钻孔窥视系统仅能通过摄像头对探头前方钻孔进行视频记录,后通过人工方式进行统计,无法得到钻孔全景图片或进行定量分析。通过研究窥视视频与实际钻孔之间的对应关系,提出了等效圆、等效直线的概念,推导了圆形窥视截图拉伸变形为矩形窥视截图的坐标变换公式,最终提出了前视电子钻孔窥视视频提取钻孔全景图片的方法。利用该方法成功地从常村矿N3-7工作面的前视窥视视频提取出钻孔全景图片,并通过H(色度)S(饱和度)L(亮度)色彩空间对全景图片进行了分析,计算出了钻孔中典型裂隙面的产状信息。该方法可以对钻孔内的裂隙等构造进行定量分析,适用于任何前视电子钻孔窥视系统。

我国煤矿安全生产现状分析及改善措施

针对我国煤矿安全生产形势逐年好转,但是重大事故时常发生的现状,查阅了大量的资料,整理了2004-2014年的数据,运用统计学的方法从不同类型煤矿的安全事故、煤矿不同种类的安全事故、煤矿不同等级的安全事故3个方面对事故发生起数和事故死亡人数进行了深入全面的分析。在此基础上,指明了我国煤矿现阶段安全生产的3大特点,梳理总结了我国煤矿事故5个方面的根源。最后,结合煤矿生产实践,从5个方面提出了进一步改善我国安全生产现状的具体措施。

潘三矿顺层长钻孔掘进消突技术试验研究

针对淮南矿区潘三矿11-2煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大、煤层透气性低,提出并实施了顺层长钻孔掘进消突技术,通过实施后的效果评价指标、瓦斯残存量等的考察,证实了顺层长钻孔的应用既消除了煤与瓦斯突出的危险,又加快了掘进进尺,是高瓦斯、低透气性突出煤层实现快速掘进的有效措施之一。

基于瓦斯地质方法的潘二矿煤层瓦斯赋存规律分析

基于潘二矿为高瓦斯突出矿井,运用瓦斯地质理论,通过对地堪瓦斯资料和矿井揭露的瓦斯地质资料进行研究,分析了影响潘二矿瓦斯赋存的各种地质因素。井田的东部倾伏区和西部倾伏区,受F2,F10,F1,F5断层等断裂构造和陶王背斜的影响,瓦斯含量较背斜北翼和西部逆冲断裂带大;在背斜北翼,受F28开放性正断层的影响,以F28断层为界,其东南侧较西北部瓦斯大。通过分析得出,在潘二矿的瓦斯地质单元内,断层是影响某点局部瓦斯变化的主要因素。

泄爆静开启压力对气体内爆炸载荷的影响研究

针对约束泄爆结构静开启压力这一关键特征参数,对建筑物内气体爆炸瞬态流场展开数值模拟研究,探索不同静开启压力条件下爆炸压力载荷的分布规律。研究结果证实了爆炸压力载荷双峰结构的客观存在,阐释了双峰压力结构在时间上的分布规律,揭示了双峰时间间隔随泄爆结构静开启压力的非线性特征。研究成果为建筑物内可燃气体爆炸事故的定量风险评估及气体爆炸荷载下建筑结构动力响应与防爆抗爆安全设计奠定必要的理论基础。

北辰矿10煤层瓦斯赋存规律及影响因素分析

针对北辰矿10煤层瓦斯赋存不明的状况,对北辰矿10煤层以往数据进行可靠性评价和分析,采用井下钻屑解吸法对煤层瓦斯含量进行补测,并用瓦斯地质法分析了影响北辰煤矿10煤层瓦斯赋存规律的地质因素。结果表明,北辰矿瓦斯呈"两端大,中间小"规律,且与埋深、构造和岩浆岩有密切关系。这对矿井通风设计及下一步的采掘部署,以及相应的瓦斯防治措施具有重要的指导意义。

基于高速摄影技术的苯蒸气爆炸现象研究

在自主设计加工的长度1 m透明爆炸实验管道内,进行不同浓度苯蒸气的爆炸实验。通过高速摄像仪拍摄管道内苯蒸气爆炸的火焰传播情况,并进行对比分析。结果表明:低浓度苯蒸气的爆炸火焰前端形态经历了4个阶段的变化,依次是"半椭圆"状火焰,"漏斗"状火焰,"郁金香"状火焰和"斜面"状火焰;低浓度苯蒸气点火后发生剧烈爆炸反应,高浓度苯蒸气点火后发生相对温和燃烧反应;低浓度苯蒸气爆炸火焰存续时间较短,边缘有蓝色火焰,高浓度苯蒸气燃烧火焰存续时间长,火焰颜色为明亮的黄色,无蓝色火焰。

不同磁性金属丝对氢气爆炸的影响机理研究

为探索氢气爆炸防治新技术,开发新型阻隔防爆材料,开展了抗磁性铝丝和铁磁性镍丝对预混氢气-空气爆炸压力影响实验,利用CHEMKIN-PRO软件对氢气爆炸过程中的反应路径和温度敏感性变化进行模拟。实验结果表明,两种金属丝对氢气-空气混合气体爆炸具有双重作用:当混合气体中氢气的体积分数低于20%时,金属丝材料抑制氢气爆炸,且材料填充量越大,抑制作用越强;当混合气体中氢气的体积分数高于25%时,两种金属丝促进氢气爆炸,且填充量越大,促进作用越强。在促进爆炸阶段,镍丝的促进效果弱于铝丝;在抑制爆炸阶段,镍丝的抑爆效果优于铝丝。模拟结果表明,R2对氢气的生成速率影响最大,R1对氢气及爆炸过程中的温度影响最大,影响温度敏感性变化的主要基元反应对爆炸均具有促进作用。通过实验和数值模拟综合分析,揭示了不同磁性金属丝对氢气爆炸的影响机理,可为氢气爆炸防治和开发新型阻隔防爆材料提供理论指导。

磁场效应对甲烷爆炸影响的机理

为了揭示磁场对甲烷爆炸特征的影响机理,开展了磁场对甲烷爆炸影响实验,得出了磁场对甲烷爆炸压力、火焰传播速度、爆炸产物组分及体积分数的影响规律。利用Chemkin-Pro软件模拟甲烷爆炸链式反应过程,得到了甲烷爆炸过程中的关键自由基和基元反应。通过理论计算,对不同自由基在磁场作用下的受力进行分析,揭示了磁场对甲烷爆炸的影响机理。研究结果表明,磁场能够降低甲烷爆炸压力和火焰传播速度,降低CO和CO_(2)的生成量,增加甲烷的残余量;·H、·O、·OH、·CH_(3)、·CH_(2)O是甲烷爆炸的关键自由基,由于·O的磁化率较高,被吸引到磁感线密集的区域,·O与其他自由基的碰撞几率减少,从而降低·HCO→CO→CO_(2)的链式反应速率,导致CO和CO_(2)生成量降低,且甲烷爆炸强度降低。

某核电厂应急柴油发电机组柴油储罐防爆措施效果评价

核电厂应急柴油发电机组承载着事故工况下为安全停堆设施持续提供应急电源的安全功能,而主油罐是确保该功能正常运行的关键设施,其安全问题影响重大。为客观评价其危险指数,文章利用国际权威分析工具"道(DOW)化学火灾、爆炸危险指数评价法"对该主油罐进行实例评价,并针对性的提出安全改进措施如增加油罐阻隔防爆技术。结果表明,经过安全补偿后,主油罐的火灾爆炸危险指数为"最轻",总体降幅达到61%,其中增加油罐阻隔防爆技术后的危险指数比改进前降幅达到30%,效果显著,有效降低了工程火灾和爆炸风险。

阻隔防爆材料对燃爆性能及抑制机理研究进展

为总结阻隔防爆材料对燃爆性能研究并揭示其抑爆机理,促进其在化工领域得到广泛应用。本文简述阻隔防爆材料发展及抑爆性能研究,得出阻隔防爆材料抑爆机理由早期单一物理作用或化学作用,发展到两者相耦合的抑制机理。指出当下应加快爆炸分析理论与软件模拟技术结合,发展分析爆炸瞬态过程及关键自由基等检测新技术,揭示广义阻隔防爆的抑爆机理,为开发低成本、高抑爆的新型阻隔防爆材料研究及关键抑爆技术发展提供参考价值,有效促进化工安全发展,降低燃爆危害和损失。

排土场灾害四色预警判据研究

为研究排土场灾害预警指标的阈值标准,提出一种既符合排土场灾害风险分级管控理念,又体现排土场边坡稳定性变化发展的动态性、阶段性趋势的新方法。结合现场调研及企业生产实际,选取地表位移、内部位移、降雨量作为排土场在线灾害预警的预警指标,提出排土场灾害预警的四色预警机制;基于FLAC3D数值模拟方法和预警指标在线监测技术,结合边坡稳定性安全系数,对非降雨条件下的边坡表面位移及内部位移的变化趋势进行了模拟。并将模拟结果与现场监测数据相互验证,确保模型的可靠性,采用强度折减法模拟排土场边坡在降雨入渗条件下的稳定性临界状态。以贵州锦丰矿业公司排土场为例,输入实验室给出的数值模拟参数,得出了地表位移、内部位移、降雨量3个预警指标对应红、橙、黄、蓝4个预警等级的阈值标准建议值,为矿山企业排土场灾害监测预警提供理论依据。

磁场对乙烯预混气体爆炸自由基影响机理

为探究磁场对预混气体爆炸特征的影响及机理,以乙烯为例,通过自行研制的实验系统研究磁场对预混乙烯/空气爆炸压力、火焰传播速度等爆炸特征的影响,利用Chemkin‑Pro模拟了乙烯爆炸链式反应过程,研究了乙烯爆炸链式反应的关键自由基,理论计算了磁场对自由基粒子的作用力,探讨了磁场影响预混气体爆炸的自由基机理。结果表明,在最大磁场强度3300 Gs作用下,6.5%乙烯最大爆炸压力降低18.18%、爆炸压力上升速率降低17.33%,沿着火焰传播方向,磁场对乙烯爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效应,抑制效果大于促进效果,总体呈现抑制效应。乙烯爆炸过程中的关键自由基为·H、·O、·CH_(2)。自由基在磁场作用下的受力与自由基的磁化强度成正比,乙烯爆炸关键自由基的磁化强度各不相同,在磁场作用下,自由基出现分层现象,减少了不同自由基之间的碰撞,降低基元反应速率,从而抑制乙烯爆炸。

外加磁场对乙炔气体爆炸反应影响研究

为探究磁场对气体爆炸反应的影响,实验研究了磁场强度对C_(2)H_(2)爆炸特征的影响规律,结果表明:磁场能抑制C_(2)H_(2)爆炸压力和升压速率,磁场强度越大,抑制效果越明显;沿火焰传播方向,磁场对C_(2)H_(2)爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效果,整体表现为抑制作用。磁场强度较低时,爆炸火焰平均传播速度降低了38.94%,磁场强度较高时,爆炸火焰平均传播速度降低了49.62%。利用Chemkin-Pro软件模拟了C_(2)H_(2)爆炸基元反应过程,理论推导了磁场影响C_(2)H_(2)爆炸的反应机理,磁场改变了C_(2)H_(2)爆炸反应路径,是造成爆炸特征参数下降的主要原因。由于不同种类自由基的摩尔质量和磁化强度不同,在磁场中,洛伦兹力和梯度磁场力对小分子量自由基比对大分子量自由基的作用力更大。磁场改变了自由基的运动轨迹,由于同种小分子量自由基的聚集和器壁效应的产生,减小了关键自由基之间的碰撞几率,降低了基元反应的速率,导致爆炸强度下降。

不同磁性金属丝对丙烷爆炸反应抑制机理研究

为探究不同材质金属丝自身磁性差异对抑制气体爆炸的影响,在密闭圆形管道中进行丙烷-空气爆炸实验,采取爆炸瞬态压力测试、产物组成色谱检测和数值模拟机理分析相结合的方法进行探究。结果表明:与填装非磁性铝丝组相比,铁磁性铁丝组爆炸压力峰值更低;产物中一氧化碳和二氧化碳含量减少,残余丙烷和生成烃类物质种类和含量均增多;模拟分析得到温度敏感性基元反应R96,R1,R334,R276,R396,R254促进温度升高,R104,R409,R19,R358抑制温度升高;铁磁性的铁丝可能由于自身的感应磁场效应使其抑制自由基反应较铝丝更为有效。研究方法将产物分析与数值模拟相结合,对分析爆炸特性和抑爆机理具有参考意义。

苯蒸气爆炸/燃烧火焰传播特性研究

为探究苯蒸气爆炸/燃烧火焰传播特性,在自主设计加工的长度1 m的透明可视化爆炸试验管道内,开展不同浓度苯蒸气的爆炸/燃烧试验,利用高速摄像仪拍摄管道内不同浓度苯蒸气爆炸火焰传播图像,并对比研究火焰图像。结果表明:低浓度苯蒸气-空气预混气体点燃后发生剧烈爆炸反应,随着苯蒸气浓度的升高,剧烈爆炸反应转为温和燃烧反应;火焰传播平均速度随苯蒸气浓度的增大而增大,在苯蒸气体积分数为2. 8%时,火焰传播平均速度达到最大值,之后,随着苯蒸气浓度的增大而减小;低浓度苯蒸气爆炸火焰传播过程经历了急剧加速、急剧减速、缓慢加速和缓慢减速4个阶段,高浓度苯蒸气火焰传播速度基本保持不变,火焰形态与火焰传播速度密切相关。