松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验。同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充。结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹。爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作用于松软煤体,使煤层裂隙增加;反射波反作用于岩体,在煤岩交界面形成交叉裂纹,使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通,有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。潘一东煤矿现场应用表明,煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,抽采纯量从0.06 m^(3)/min提高到1.46 m^(3)/min,增加了23.33倍;瓦斯浓度从爆破前的10.46%上升到45.50%左右,增加了3.34倍,并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

构造煤层顶板爆破跨界面致裂增透机制研究及应用

深部煤炭开采地质条件恶化,原生煤在多期构造运动作用下形成松软低渗高瓦斯构造煤层,煤层钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实。针对目前构造煤层顶板爆破致裂增透关键技术没有得到根本突破问题,构建试验模型进行煤层顶板爆破相似模拟试验和数值分析,监测跨界面应力波传播和宏观三维裂隙演化形态,再现了爆破应力波传播和煤岩体内部损伤破坏过程。研究表明:(1)构造煤层爆破损伤范围主要集中在爆破孔和煤层上下煤岩交界面附近煤体;构造煤顶板爆破产生跨界面致裂卸压裂纹,爆破损伤沿爆破孔向四周岩体扩展,最后蔓延到煤层底板,爆破孔位置和上部煤岩交界面以及煤层内部的损伤较为严重。(2)爆破应力波从构造煤层顶板传播到煤岩交界面时发生波的透射和反射,透射的压缩应力波破坏煤体;反射的拉伸应力波反作用于煤岩交界面区域岩体。(3)爆破累积损伤产生的跨界面交叉裂纹卸压,使顶板岩层裂隙和构造煤层裂隙贯通,有利于构造煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。现场应用表明,煤层顶板爆破瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,瓦斯抽采纯量从爆破前的0.07 m^(3)/min提高到1.73 m^(3)/min,体积分数从10.46%上升到68.50%,并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部构造煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

融合多层感知机和多项式拟合的大数据平台风机故障诊断

为了提高火电厂送引风机运行的全程安全化、故障诊断准确化、生产收益长期化,将风险问题前置是提升机组运行安全性的关键。基于此,提出了融合多层感知机和多项式拟合的大数据平台风机故障诊断模型。采用多层感知机和多项式拟合建模技术建立风机预警模型,并将模型部署在大数据平台中,能及时发现风机运行期间人工难以发现的异常。采用数据挖掘、机理分析和特征值知识库相结合的方法,挖掘风机失速的参数边界信息,精准化配置各种工况的风机失速边界条件并绘制失速边界工况图,然后结合正常运行工况得出预警失速区间,最终建立覆盖风机全工况的故障诊断模型。利用大数据平台对风机运行数据全覆盖、全流通、全维护的优势,构建了基于大数据平台的风机智能巡盘模型体系,实现以智能巡盘模型代替运行人员对风机运行状态进行定期巡盘监视和诊断,达到风机故障的准确安全诊断、故障发生率最低化及人员复用率最大化的效果。

BEST小汽轮机带小发电机运行控制策略研究与应用

为了满足火电机组启动运行的灵活性、高效性及经济性,将抽汽背压式汽轮机(BEST)小汽轮机带小发电机系统(简称BEST系统)应用于双机回热系统机组,根据BEST系统及机组启动方式,结合调试调整试验的启动运行历史过程及数据,进行BEST系统在多方式启动及运行的特性分析试验,优化现有控制逻辑,提出BEST小汽轮机带小发电机运行控制策略。避免了在BEST系统启动顺控、变流器启停顺控、BEST小汽轮机与变流器的无扰切换、燃煤机组辅机故障减负荷(RB)及甩负荷工况中BEST系统缺乏相应控制策略的问题,实现了BEST系统全过程无断点的运行控制。优化后BEST系统运行过程中重要参数保持安全稳定,该控制方法对具备BEST系统的同类型机组具有重要参考意义。

爆破震动作用下高地应力巷道动力响应特征与稳定性研究

为了研究爆破震动作用下高地应力巷道的动力响应特征及其稳定性,以淮南潘三矿超前预裂卸压爆破扰动瓦斯综合治理巷为工程背景,通过理论分析建立了爆破作业扰动巷道围岩模型,并根据应力波传播理论及波前动量守恒定理推导出了爆破震动作用下巷道围岩振动方程。使用数值模拟研究了巷道围岩质点峰值振动速度(Peak Particle Velocity,PPV)的衰减特征,从应力分布规律的角度对理论分析进行了补充,并根据模拟结果对巷道围岩稳定性进行了分析。结果表明:巷道围岩振动方程显示,爆炸应力波入射角度的不同会导致巷道围岩不同区域的动态响应特征存在差异。随着爆心距增大,巷道轮廓面附近围岩PPV出现波动,并在自由面处获得最大峰值振速;地应力对巷道围岩PPV具有抑制作用,地应力越大抑制作用越明显,且不同位置围岩的PPV对地应力敏感度存在差异;随着地应力增大,爆破震动作用下巷道围岩受力状态从拉剪变为压剪,最大主应力和剪切应力也随之增大。研究认为随着埋深增加,在对爆破震动作用下巷道围岩的稳定性进行评估时地应力因素不可忽略。对于潘三矿超前预裂卸压爆破工程现场而言,除了巷道的直墙外,墙角、拱墙也是危险区域,应当着重予以加固并加强监测。

贵州黑洞4750年以来高分辨率石笋δ^(13)C记录

【目的】全球变暖背景下,喀斯特地貌广布的西南地区可能面临石漠化加剧的风险,对该区域石漠化演变历史的重建具有重要意义。【方法】通过采自贵州省黔西县黑洞一支石笋(HD12)的29个230Th年龄和954个δ^(13)C数据,重建了该地区过去4 750年的生态环境演变历史。【结果与结论】发现在4 322~3 526 a B.P.以及803~82 a B.P.时段存在两个显著的δ^(13)C正偏移,说明这两个时段洞穴上方的生态环境出现了恶化。HD12石笋δ^(13)C记录在约803 a B.P.的显著偏正持续了约290 a,其振幅达4.2‰,指示了该区域石漠化的扩张过程。这一时期西南地区多个洞穴石笋δ^(13)C值的一致偏正特征,可能指示了宋末靖康事件(823 a B.P.)后,人口的大量迁入和气候的干旱化导致了该区域石漠化的扩张。HD12石笋δ^(13)C值在4 322~3 526 a B.P.时期的偏正,振幅达4.9‰,其中4 322~3 977 a B.P.偏正过程对应于北半球4.2 ka事件,而3 777~3 526 a B.P.的偏正对应3.7 ka事件,两个时期的干旱事件在西南地区的多个石笋与湖泊记录中均有体现,说明在此期间,亚洲夏季风减弱,降水减少可能引起了该区域植被覆盖度大幅降低和土壤严重退化。

付村选煤厂浮选工艺系统关键环节精益升级

针对选煤厂浮选系统存在的产品质量不稳定、工艺设备运行效果差、浮选尾矿系统跑粗、人工操作随意性强导致生产系统稳定性差、浮选药耗高等问题,通过对精煤浮选质量关键环节的把控以及浮选药剂配方和加药工艺系统的精益升级,并采取规范员工操作行为、控制浮选入料粒度管理、安装浮选精煤消泡器、升级药剂配方及加药工艺等方法,达到降低浮选药耗、稳定产品质量、提高浮选精煤抽出率的目的,实现了浮选系统高效稳定运行和企业提质增效。

高校《电气安全工程》课程思政教学改革研究与实践

高校安全工程专业在进行《电气安全工程》课程教学时融入课程思政,能够使学生了解电气安全事故的形成原因、事故的调查处理和掌握必要的安全知识,树牢安全发展理念。在分析《电气安全工程》课程在安全工程专业课程体系中的作用和电气安全教学目标的基础上,结合安全工程专业人才培养的本科生教学实践阐述《电气安全工程》课程思政教学方法和教学效果,具有十分重要的意义。

煤厚异常区煤-瓦斯两相流传播特征试验研究

为充分认识地质构造带煤厚异常区煤-瓦斯两相流的传播规律,该试验借助多场耦合大型真三维液压加载煤与瓦斯突出模拟试验系统,研究煤厚异常区瓦斯突出后冲击气流的动力特征以及煤粉的运移规律。试验结果表明:在瓦斯突出前期,煤-瓦斯两相流的传播特征呈现湍流脉动特性,围绕平均值上下波动;在突出阶段,异常区煤体内部瓦斯积攒的膨胀能得到释放,冲击气流通过曳力作用携带煤粉向管道中运移,气流在管道中扰动时间持续6s左右,冲击压力呈现出先增大后减小的趋势。距离突出口越远,冲击气压峰值衰减幅度越明显,出现压力峰值的时间越是滞后。煤-瓦斯两相流在运移过程中只有少部分气流发生扩散,该部分气流冲击气压峰值远小于主巷道冲击气压峰值,携带煤粉能力也较弱;突出发生后,高速气流携带的煤粉以射流状向管道中运移,煤粉的运移速度分为初期加速和后期衰减两个阶段,煤粉的速度越大,在管道中出现分层现象越明显。突出管道中堆积的煤粉整体近似处于正态分布,中部区域堆积大量煤粉,占管道中总煤粉的68.8%,前后区域煤粉分布较少。

综合管廊燃气爆炸超压及温度变化规律数值模拟

为了研究综合管廊燃气舱燃气爆炸后超压及温度的变化规律,采用数值模拟的方法,建立燃气舱模型,分析了超压及温度的时空演化规律和不同燃气浓度对超压和温度的影响。结果表明,随着时间的增加,超压呈现上下反复波动的趋势,温度先增加再减小后保持稳定;随着传播距离的增加,超压峰值先增大后减小再增大,温度峰值先增大后减小,然后保持相对稳定。火焰传播距离约为预混气体积聚长度的2.5倍。随着燃气浓度的增加,超压峰值先增加后减小;浓度越高,温度峰值下降越慢,火焰传播距离越远。研究结果可为评估燃气入廊风险、完善燃气舱的安全设计理念,提高综合管廊燃气舱安全防护的科学性和合理性提供参考。

基于ADAM-BPNN模型单汽泵故障联动控制技术研究应用

火电厂超临界机组单汽泵在实际生产运行过程中的可靠性十分重要,单汽泵在运行中发生故障时会触发锅炉主燃料跳闸,造成机组非计划停机,给发电企业带来一定的损失。因此,单汽泵故障不停机成为行业内亟需解决的一个技术难题。该文以某热电厂电泵最大出力为基准点和汽泵故障后快速减负荷为目标,分别以夏季工况和冬季工况对锅炉给水系统运行特性进行分析,结合数据分析对比多种建模方法,最终采用误差最小、准确率最高的ADAM-BPNN模型对汽泵运行特性进行分析和预测。进一步对电泵带载特性、锅炉短暂断水特性进行动态试验论证,结合汽泵故障联锁启动电泵快速减负荷的控制策略,实现超临界机组单汽泵故障不停机,从而可提高单汽泵机组的运行安全性。研究结果可为同类型超临界机组单汽泵故障快速减负荷提供一定参考。

轨道交通桥梁低矮弧形声屏障降噪性能研究

以某城市轨道交通高架低矮弧形声屏障作为研究对象,分别选取有、无声屏障断面,开展列车通过时的噪声测试;基于有限元法、边界元法和统计能量分析法,建立轨道交通高架综合噪声预测模型并进行了试验验证。基于测试结果和预测结果,研究了城市轨道交通高架噪声的空间分布规律,分析了低矮弧形声屏障的降噪特性,探讨了低矮弧形声屏障对梁侧噪声分布的影响。研究结果表明:在无声屏障断面的情况下,轨面以下测点主要受低频桥梁结构噪声的影响,噪声随距离的衰减速度较慢,距离每增大一倍,噪声衰减约2.44 dB(A);轨面以上测点主要受高频轮轨噪声影响,噪声随距离的衰减速度较快,距离每增大一倍,噪声衰减约5.68 dB(A);低矮弧形声屏障对中高频噪声具有较好的降噪效果,但增大了低频噪声,这可能是由于声屏障的二次结构噪声辐射所导致的;低矮弧形声屏障在距离线路中心线7.5 m, 25 m处的插入损失分别约为5~8 dB(A)和2~6 dB(A);低矮弧形声屏障在梁侧插入损失约为4~6 dB(A),由于声屏障振动辐射二次结构噪声,桥梁跨中断面局部区域噪声增大。

爆破载荷作用下高地应力巷道PPV衰减规律研究

为研究深部高地应力条件下巷道围岩质点峰值振速(Peak particle velocity, PPV)衰减规律,以淮南潘三矿超前卸压预裂爆破扰动瓦斯综治巷为工程背景,使用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同地应力下巷道围岩的PPV衰减规律进行研究。使用理论分析与数值模拟相结合的方法,从动应力、振动能量的角度对地应力与PPV之间的关系做出了解释。结果表明:随着爆心距增大,PPV整体上呈指数型衰减;在相同爆心距下,地应力越大,PPV越小且衰减速度越慢;随着爆心距增大,地应力对PPV抑制作用减弱;由于爆炸应力波的反射叠加效应,巷道迎爆侧围岩PPV衰减曲线出现反复波动,在自由面处获得最大峰值;迎爆侧围岩仍然遵循地应力越大PPV越小的规律。研究结果对深部高地应力爆破作业方案优化设计及深井爆破振动安全判据、构筑物动力响应特征的研究具有指导意义。

爆破扰动不含断层煤岩及逆断层煤岩裂隙演化对比实验

为分析爆破应力波在不含断层煤岩以及逆断层构造煤岩中的传播衰减规律,采用理论分析、相似模拟实验和数值模拟相结合的方法研究爆破应力波对不含断层煤层和逆断层构造煤岩的损伤破坏特征。研究结果表明:爆破应力波传播到构造区域时,透射的压缩波作用于松软煤体和断层面岩体;反射的拉伸波反作用于坚硬岩体,使得逆断层模型中的相应测点的水平测值比不含断层煤层模型增大约10%,垂直测值减小约15%,在靠近松软煤体一侧岩体内形成贯通裂纹。爆破振动的累积损伤使不同煤岩介质交界面破坏最为严重,最终裂纹扩展到逆断层下盘煤层内,造成煤体损伤。研究结果可为防止爆破诱导含断层区域发生瓦斯突出事故提供有效参考。

瓦斯抽采钻孔对爆生裂隙扩展规律影响的试验研究

为了研究瓦斯抽采钻孔对煤层透气性和瓦斯抽采效果的影响,分析爆炸荷载作用下含瓦斯抽采钻孔煤层的裂隙扩展规律,采取瓦斯抽采钻孔相似模拟试验模型和ANSYS数值模型相结合的方法,研究瓦斯抽采钻孔对煤体爆破裂隙扩展发育规律的影响,研究结果表明,炸药爆炸以后抽采孔附近的煤体被拉裂形成径向和环向裂隙,引导爆破孔周围爆生主裂隙扩展并相互贯通。并在淮南煤矿11-2煤层应用,抽采孔和爆破孔距离分别为3,4 m时,抽采到的瓦斯浓度是爆破前普通方式抽采的3~4倍和1.5~2倍。结果表明,通过瓦斯抽采钻孔对爆生裂隙扩展作用的研究,能够显著改善煤层瓦斯透气性和瓦斯的抽采效果。

基于高精度子通道程序的棒束临界热流密度机理模型

传统棒束临界热流密度关联式受限于子通道粗糙的划分方式以及棒表面局部参数计算的不准确性而无法有效外推,针对特定燃料组件开发的棒束临界热流密度关系式只能用于特定的棒束几何结构。对于导向管存在的棒束结构仍需额外的修正,不满足局部现象假设,无法实现真正的预测。为满足新型燃料组件以及新型堆等不同棒束几何下临界热流密度的预测需要,基于西安交通大学开发的高精度子通道程序建立了棒束临界热流密度机理模型。高精度子通道程序在原有子通道划分的基础上进一步细分,并结合格架分布式阻力模型使流场的计算更加细致准确。对基于高精度子通道程序开发的棒束临界热流密度机理模型进行了验证,预测值与实验值之比的平均值为0.99,均方差为4.69%,且无需对冷壁效应进行额外修正。

超超临界试运机组深度调峰控制优化

为减少机组投产后AGC考核并提高深度调峰自动控制水平,在超超临界机组试运过程中,采用设定值函数优化、汽轮机辅助压力调节、水煤复合控制、动态变负荷前馈、分磨煤机热值校正、闭锁及限制条件完善、阀门特性及汽泵再循环控制优化等一系列优化调整方法,实现了在最低稳燃负荷~50%额定负荷区间的协调控制连续稳定投入,控制指标良好。同时对深度调峰阶段控制特点、难点和注意事项进行了分析,指出超超临界机组低负荷段的控制要点,对超超临界机组深度调峰改造并提高机组安全稳定运行性能具有一定借鉴意义。

构造复杂矿区煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

为深入认识地质构造带煤与瓦斯突出事故的发生机制,以芦岭矿为例,运用瓦斯地质理论,论述矿区的构造特征和瓦斯地质特征,分析压扭性断层形成过程中构造运动对煤体结构和瓦斯赋存的影响。研究发现,芦岭矿位于逆冲断裂地质构造带上盘,构造松软煤层发育,压扭性断层和层滑构造对矿区影响明显;在挤压应力作用下,压扭性封闭性逆断层区域煤体裂隙发育,应力控制着瓦斯向裂隙发育区运移和聚集,使其成为高压瓦斯富集区;受采掘等作业影响,在煤层暴露的瞬间,压扭性逆断层构造带附近区域煤体内储存的大量承压状态瓦斯和构造松软煤岩混合物被疾速抛出,从而形成煤与瓦斯突出。

张家峁煤矿综采工作面粉尘综合防治技术

随着煤矿机械化程度的不断提高,粉尘灾害问题日趋突出。为改变张家峁煤矿14201综采工作面粉尘浓度高的现状,提高防尘效果,利用数值模拟和现场实验,进行了工作面粉尘综合防治技术研究。研究结果表明:通过煤层注水,煤层水分平均增加了78. 1%;对工作面风流分布数值模拟发现风流驱散降低粉尘浓度作用显著,现场实测确定工作面的最佳通风除尘风速为1. 3～1. 5m/s;实施综合降尘措施后,该工作面呼吸性粉尘浓度由7. 68mg/m^3降低至2. 26mg/m^3,降幅70. 6%;总粉尘浓度由14. 41 mg/m^3降低至4. 37mg/m^3,降幅69. 7%。通过"源头治理和过程控制"的综合防尘策略,实现了矿井综合防尘一体化,降低了生产作业场所的粉尘浓度,矿井粉尘超标现象得到了有效控制。

深度调峰机组给水泵再循环控制优化调整

燃煤机组参与深度调峰时给水泵再循环控制需要频繁调整,本文针对给水泵再循环自动控制过程中存在的典型问题,采用PID结合流量前馈联合控制、开启速率分区限制、变参数调节、动态下限等控制策略,通过参数优化调整,使机组深度调峰期间汽动给水泵再循环自动控制过程中锅炉给水流量及汽动给水泵流量控制更加平稳,控制偏差及超调量等指标明显改善,有效提高了机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。