基于“灰色+非线性回归”的煤矿死亡人数预测

为探究我国煤矿现阶段安全管理水平,从煤矿近年死亡人数为切入点,分析灰色模型[Gray Model, GM(1,1)]、回归模型在煤矿事故的预测效果,进而建立“灰色+回归”模型。首先,建立灰色模型,利用后残差比值、小概率误差验证灰色模型的预测等级为“好”,满足改进要求;其次,对回归模型进行线性拟合,建立“灰色+回归”预测模型,并对3类模型的预测准确性进行评估;最后,利用“灰色+非线性回归”模型预测2023年煤矿死亡人数。结果显示:以2021—2022年数据为基准,“灰色+非线性回归”预测相对误差依次为4.5%和1.3%,预测结果接近实际值,适用于短中期预测;经分析,“灰色+非线性回归”对煤矿死亡人数预测具有较高的研究价值。2023年煤矿死亡人数控制在123~136人,煤矿死亡人数呈下降趋势。

障碍物对瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律的影响

为了进一步探究瓦斯煤尘耦合爆炸火焰的传播规律,用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究障碍物对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。研究结果表明:障碍物能显著提高瓦斯煤尘爆炸火焰的传播速度,其加速机理主要是障碍物诱导的湍流区会促进火焰的传播;火焰在传播过程中的加速度不是一直增加,随着火焰速度的增加会出现上下波动;煤尘的加入会使瓦斯爆炸产生的火焰传播速度显著增大及速度的最大值距离点火端较远;通过障碍物时爆炸产生的火焰形状发生较大的改变,出现拉伸和褶皱现象。

基于有限元法的综采工作面噪声场仿真模拟与试验研究

井下综采工作面噪声污染情况严重,长期危害现场作业人员的生理及心理健康。为了充分了解综采工作面噪声场的具体分布情况,本文利用COMSOL Multiphysics软件对煤矿井下综采工作面的噪声场进行模拟研究,并结合现场噪声计权声压级实测进行对比分析,结果表明:1)通过数值模拟获得了井下综采工作面内多组噪声场的分布云图;2)综采工作面噪声场计权声压级介于40~110 d B,噪声级别较高点集中于采煤机、进风口、出风口区域,噪声场在采煤机处取得最大值110 d B;3)井下现场实测验证表明,综采工作面内采煤机处于不同工况位置条件下其噪声场的模拟值与试验值基本吻合,该数值模拟方法可用于井下综采工作面噪声场分布规律的研究。

煤粉带压注浆封孔技术研究及应用

为了了解煤粉带压注浆封孔技术的封孔性能以及实际封孔效果,分别采用实验室实验和现场试验的方式对煤粉带压封孔技术进行了深层次的探索研究。结果表明:由煤粉和外添加剂组成的煤粉封孔材料具有一定的微膨胀特性,且随着水灰比的减小,煤粉封孔材料的膨胀性逐渐增大;利用煤粉带压注浆封孔技术进行封孔可以取得良好的封孔效果,其所封钻孔的抽放瓦斯浓度与利用膨胀水泥封孔技术所封钻孔的抽放瓦斯浓度相当,但封孔成本降低了约70%。

几种常用封孔方式的工艺特点

目前煤矿瓦斯抽采封孔工艺主要有聚氨酯封孔和囊带式封孔,2种方式各有特色,通过对比这2种封孔方式的优缺点,认为造成抽采钻孔漏气现象严重,密封质量差,瓦斯抽采不达标的原因主要是无论哪种封孔方式都不能完全隔断钻孔周围的漏气通道—裂隙圈,裂隙圈是必然存在的,囊带式带压封孔工艺通过选取新型封孔材料和设备可以在一定程度上有效封堵裂隙带,提高封孔质量和成功率。

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播特性试验

为了进一步探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,在自行设计搭建的半封闭竖直管道内,选用褐煤、烟煤和无烟煤3种煤样分别进行爆炸试验,并通过改变煤尘质量浓度来观察不同煤种条件下瓦斯煤尘爆炸反应强度,研究不同煤种条件下煤尘质量浓度对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。结果表明,在瓦斯体积分数和煤尘质量浓度相同的条件下,褐煤爆炸产生的火焰传播速度最大,无烟煤最小。这是因为褐煤的挥发分含量较高,而影响爆炸火焰传播速度的主要原因是煤尘在加热情况下释放出的可燃气量,即煤种的挥发分含量,挥发分含量越大,瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度也就越大。褐煤和烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加而增加,直至传播至管道外部;无烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加呈现先上升后下降的状态。在试验中,3种煤种和瓦斯爆炸时产生火焰最大传播速度的位置距离爆炸源较远。瓦斯煤尘爆炸产生的火焰稳定性较差,在传播过程中速度变化不稳定,存在较大的波动。火焰传播速度与煤尘质量浓度不成正比,在一定范围内,适当增加煤尘质量浓度可以大大提高瓦斯煤尘爆炸的反应强度,且存在一个最佳的煤尘质量浓度50 g/m^3,使火焰传播速度达到最大。

分体式囊袋注浆封孔器的研制与应用

为提高抽采钻孔瓦斯抽采浓度,实现井下安全生产及瓦斯气体的回收利用,针对普通囊袋式封孔工艺漏气严重的问题,设计一种分体式囊袋封孔装置,提出分体式囊袋注浆封孔技术,并进行相关工程试验,对比分体式囊袋封孔器和普通囊袋式封孔器的抽采效果。结果显示：在相同煤层条件下,连续抽采70天后分体式囊袋封孔器的抽采瓦斯的体积分数为69.3%,普通囊袋式封孔器的抽采瓦斯体积分数为31.4%;用新型封孔器能有效解决普通囊袋封孔器漏气严重的问题。

竖直管道内煤尘浓度对瓦斯爆炸特性影响研究

为研究不同煤尘质量浓度对瓦斯爆炸的影响,采用自主搭建的竖直管道,开展质量浓度为25、50、100、200 g/m3的4种煤尘与体积分数为9%的瓦斯混合爆炸试验,分析爆炸室和传播管道内爆炸压力及火焰传播变化特征。结果表明:增加煤尘质量浓度,混合爆炸压力减小;爆炸室和传播管道内的爆炸特性对煤尘的敏感性不同,爆炸室内爆炸压力对高浓度煤尘较敏感,传播管道内爆炸压力对低浓度煤尘较敏感;煤尘的参与,能促进爆炸室和传播管道内火焰的发展,而煤尘质量浓度的增加主要影响爆炸室后段中的火焰发展,对传播管道内火焰的发展有明显的促进作用,当煤尘质量浓度为50 g/m3传播管道内火焰发展速度最快。

2019年国内航空安全领域研究现状分析

为了更加客观地揭示航空领域的研究现状、热点及发展趋势,从人机环系统工程的角度出发,首先对2019年国内外航空事故及事故征候进行统计分析,再利用文献计量学的理论和方法,通过CiteSpace可视化分析软件和统计学分析方法,对2019年国内航空安全主题相关论文进行聚类分析,得到2019年的航空事故致因因素统计图、航空安全领域关键词可视化图谱、研究机构可视化图谱和2010—2019年发文量统计图。结果表明:1)从系统工程的角度出发,2019年航空事故及事故征候致因因素集中在机械故障、人为因素、恐怖主义威胁、气象条件、安全管理不到位、低空飞行技术受限等方面;2) 2019年国内航空安全领域研究热点集中在"航空发动机""无人机""通用航空""民用航空""航空运输""复合材料"等方面;3)国内航空领域研究机构分布较广,且联系较紧密,沿海区域该领域研究受地理因素的影响欠发达;4)我国航空领域的研究较活跃,发文量逐年提升,2010—2019年发文量总体提高。

不同煤种对瓦斯煤尘爆炸影响的实验研究

为了进一步探究不同煤种参与的瓦斯煤尘爆炸的传播规律,选取3种具有代表性的煤尘在自制的半封闭管道内进行试验,主要研究了瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度、火焰面发光强度和最大爆炸压力。研究结果表明:瓦斯煤尘爆炸的最大爆炸压力和火焰传播速度皆随着煤尘浓度的增加呈先上升后下降的趋势;存在着一个最佳的瓦斯浓度和煤尘浓度,使火焰传播速度达到最大,发光强度也达到最大;火焰传播速度、最大爆炸压力和爆炸产生的发光强度都是按褐煤、烟煤、无烟煤依次降低。

封闭材料对分岔管道中瓦斯爆炸特性的影响

为探究管口封闭材料对分岔管道中爆炸压力和火焰速度的影响,在自主搭建的玻璃管道中进行瓦斯爆炸试验,分别在30、45、60和90°分岔管道管口采用聚氯乙烯(PVC)薄膜和亚克力板封口,通过数据采集系统收集瓦斯爆炸特性参数,分析压力和火焰的变化特性。结果表明:在双PVC薄膜管道中,爆炸压力逐渐降低,火焰速度先上升后下降,随后快速上升;随着分岔角度增大,管道中爆炸压力和火焰速度均增大;在直管和支管封闭管道中,PVC薄膜封闭端的爆炸压力减小,亚克力板封闭端的爆炸压力增大;而火焰速度在分岔角前先上升后下降,在分岔角后,PVC薄膜封闭端火焰速度剧增,亚克力板封闭端出现火焰振荡现象;随着分岔角度增大,直管封闭管道的爆炸压力和火焰速度均先减小后增大,而支管封闭管道中爆炸压力和火焰速度呈减小趋势。

爆炸火焰国内研究态势科学知识图谱分析

为了解我国在爆炸火焰方面的研究态势,基于中国知网数据,统计分析了相关专业期刊近20 a刊登的论文,并利用CiteSpace V软件绘制爆炸火焰国内研究态势科学知识图谱。结果表明:从论文发表机构看,中北大学化工与环境学院、中国矿业大学安全工程学院和河南理工大学安全科学与工程学院这3个机构在爆炸火焰方面的研究处于领先地位,在爆炸火焰领域做了大量研究,但从总体看,单位与单位之间的合作较少;从作者合作方面看,呈现作者与作者合作较为紧密的良好态势,从发文数量看,中国人民解放军后勤工程学院的杜扬教授、中国矿业大学的林柏泉教授等均在20篇以上,他们的研究成果为该领域的发展奠定了基础。分析研究热点知识图谱,结果表明:研究热点随着时间推移而发展、变化,但总体上呈现发文量逐年增多、研究领域逐年拓宽的趋势;在前沿分析方面,高频词的变化反映了近些年科研人员在气体爆炸方面的研究较为充分。

短期噪声暴露对作业人员注意力的影响研究

综采工作面噪声污染对作业人员的身心健康和作业安全绩效都能造成严重影响,为了研究短期噪声暴露对作业人员注意力的影响,利用舒尔特方格,运用人因工程学、环境学、生理学、实验心理学和行为学的相关知识进行试验。通过对噪声等级和噪声暴露时间量化研究,分析噪声等级和噪声暴露时间对作业人员注意力的影响,并建立相应的回归模型。结果表明:(1)噪声等级和噪声暴露时间对作业人员的注意力都能产生显著性影响。(2)噪声刺激导致作业人员的注意力集中程度降低。(3)当噪声等级小于95 dB时,噪声等级是影响作业人员注意力的主要因素;当噪声等级大于95 dB时,噪声暴露时间是主要影响因素。

短期噪声暴露对作业人员心率的影响

综采工作面噪声污染严重,为了减少噪声污染对作业人员的身心健康和作业安全的不利影响,运用人因工程学、生理学、实验心理学和行为学的相关知识,利用24h动态心电图仪器进行试验研究,定量分析不同噪声水平和噪声暴露时间对作业人员心率的影响。结果表明:①噪声刺激会造成人心率升高;②噪声刺激水平和暴露时间大小都对被试者的心率产生了显著性影响;作业人员心率与噪声刺激的水平和暴露时间大小都有相关关系;③由于人耳对噪声的适应性,在同一噪声水平刺激下,随着暴露时间的延长,心率会有短暂恢复;④在噪声水平<95dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声的适应性比较明显,此时的噪声暴露时间是影响人心率的主导因素,且在噪声暴露40~50min时,由于人耳对噪声的适应性会出现短暂的心率恢复的现象,人体出现疲劳;⑤在噪声水平>95dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声无明显适应性,心率随着噪声分贝的增大在缓慢上升,此时的噪声水平是影响人的心率变化的主导因素。

综采工作面湿度场模拟与试验研究

为充分了解井下综采工作面内的湿度场,以平煤天安一矿31070综采工作面为原型,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对综采工作面内的空气流动、湿度分布进行模拟研究,并实测现场湿度。结果表明:综采工作面湿度场内湿度最大区域位于采煤机附近(相对湿度值接近98%),采煤机后方贴近壁面处存在绸带状的高湿区域,出风口位置湿度场数值高于进风口位置;井下现场实测对比验证显示,模拟湿度值与实测湿度值的整体偏差在1. 8%以内,数值模拟方法准确可靠,可用于井下综采工作面湿度场分布规律的研究。

滤水型钻屑回填带压注浆封孔器设计与应用

为了解国内外的钻孔封孔现状,探索更为适用的封孔技术、封孔设备以及验证新型封孔设备实际应用效果,对目前国内外常见的封孔技术进行综述,指出各种封孔技术的适用范围及优缺点。在充分分析、研究原有封孔技术的基础上,提出钻屑回填带压注浆封孔技术,并针对钻屑的特点,设计出滤水型钻屑回填带压注浆封孔器,最后,通过现场工程试验对滤水型钻屑回填带压注浆封孔器的实际应用效果进行了检验。结果表明,滤水型钻屑回填带压注浆封孔器可以很好地解决封孔作业时的水灰比问题,在封孔作业中具有很多优势,且现场应用取得了良好的封孔效果,保证了瓦斯抽放作业安全、高效进行。

我国煤矿领域安全经济研究态势分析

为了了解我国煤矿安全经济领域的整体研究态势,基于中国知网(CNKI)文献数据,采用Cite Space V软件从研究机构、发文作者、热点关键词3个方面对我国煤矿安全经济领域的整体研究状况进行了汇总、分析。结果表明:在研究机构方面,大量的研究机构在我国煤矿安全经济领域开展了研究,但各研究机构的发文量均处于比较低的水平,机构之间的合作关系较弱,在研究机构组成中,生产经营企业占据了较大的比例;在作者方面,作者之间的合作关系较弱,研究人员的发文量均处于比较低的水平;在热点关键词方面,我国在煤矿安全经济领域的研究态势处于不断发展变化中,2011—2015年研究热度达到最高,机电一体化是2016—2020年新增的主要研究热点。

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律研究

为了探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,采用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究瓦斯体积分数和煤尘质量浓度的改变对火焰传播规律的影响。结果表明:1)加入煤尘后的瓦斯爆炸火焰传播速度显著增大;2)在爆炸腔体内,瓦斯体积分数越接近化学当量比,煤尘质量浓度越接近50 g/m3,爆炸火焰传播速度越快;3)在传播管道内,大量的氧气从开口端进入参与反应,瓦斯体积分数和煤尘质量浓度较大的试验组,火焰传播速度会迅速上升;4)煤尘质量浓度和瓦斯体积分数存在最佳配比,煤尘质量浓度和瓦斯体积分数偏离最佳浓度配比程度较大时,火焰传播加速度下降,传播距离变短。

我国水利工程投入状况及研究态势分析

为研究我国水利工程投入状况及相关研究热点,对近年来我国在水利工程方面的经济投入数据进行了深入分析,并基于CiteSpace软件从发文作者和研究热点两方面对近20年间我国水利工程经济投入领域的研究概况进行了综合的研究。研究结果表明:从我国水利建设投资情况来看,2010—2019年我国水利建设投资计划规模及实际完成额均呈现出在波动中增长的整体趋势。目前我国水利投融资来源基本上是靠政府财政作为资金支持,未来我国水利工程的投融资逐步转变为以国家投资为主,社会、个人和外资等共同参与的多元化、多层次、多渠道的投资格局。在发文作者方面,研究人员在我国水利工程经济投入领域的发文量均处于较低的水平,且研究人员之间的合作关系较弱。在热点研究方面,近20年来我国水利工程经济投入领域的研究态势整体处于不断变化中,2011—2015年区间段内我国水利工程经济投入领域研究热度最大,层次分析法、生态效益是近5年新增的主要研究热点。

基于NICSYS2000平台的试验数据采集和试验仪表系统与核电厂DCS一体化改进研究与应用

介绍了HPR1000项目核电站试验数据采集(IDA)和试验仪表系统(ITI)以及事件顺序记录(SOE)/事件追踪(TRA)的设置方案,通过对SOE/TRA/ITI/IDA的一体化系统的分析,提出与DCS平台一体化集成的改进措施,实现了真正的仪控平台一体化。该改进处理方案通过在现有的HPR1000项目上的实施与应用,成功减少了机柜/服务器/供电柜等各种资源的占用,同时保证了信号的实时性和有效性。