煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展

煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。

三体复合动力无人艇的太阳能铺板结构优化

太阳能铺板结构优化有利于解决局部应力、变形过大的问题,对三体复合动力无人艇的研究具有重要意义。本文建立太阳能铺板局部有限元模型,计算原结构的应力和变形量,基于多优化目标综合评估各优化方案的效果,得出最优方案。计算结果表明,所提出的优化方案在不损失布置面积的前提下,使结构最大应力降低了60.2%,最大变形降低了70.52%。该优化方案可大幅度降低太阳能铺板最大应力和变形,解决了局部强度问题,为复合动力无人艇结构设计提供了新的思路。

基于排风需求的住宅复合动力烟道系统屋顶风机选型策略

住宅厨房排风系统可通过屋顶风机解决烟道静压过大、用户排风量不足的问题。搭建住宅复合动力烟道系统计算模型,以保证用户排风量为目标进行屋顶风机选型设计,研究6~35层烟道系统的屋顶风机选型。结果显示:选型计算中烟道干管流速与屋顶风机额定压力或额定风量放大系数呈现明显的线性关系,提出了基于烟道流速的选型估算方法与基于排风需求的住宅复合动力烟道系统的屋顶风机选型策略。所选屋顶风机可有效地提升烟道排风量,降低烟道静压,利于污染物的控制。研究表明,适当放大烟道面积以减小风机选型更有利于排风系统的节能。

基于CNN的煤岩瓦斯复合动力灾害预测

随着我国煤矿开采逐渐进入深部区域,煤岩瓦斯复合动力灾害日益严重,对煤矿的安全生产造成极大威胁。基于某矿现场数据,采用智能预测手段对煤岩瓦斯复合动力灾害进行研究。首先,依据大数据处理流程,应用箱型图分析法(Box-plot)与多重插补法(MI)进行数据清洗,结合灰色关联度分析法(GRA)建立煤岩瓦斯复合动力灾害指标体系;然后应用主成分分析法(PCA)进行数据降维,结合深度学习中的卷积神经网络(CNN)建立基于BMGP-CNN的煤岩瓦斯复合动力灾害预测模型;运用现场案例数据将此模型与BP模型、随机森林(RF)模型、支持向量机(SVM)模型及人工神经网络(ANN)模型进行对比验证,发现BMGP-CNN模型预测结果的准确率最高,且该模型的收敛速度较快,能够在数秒内完成预测。研究结果对于煤岩瓦斯复合动力灾害的预测和防控具有重要意义。

基于工况响应的氢燃料电池复合动力系统效率优化控制

氢燃料电池具有能量密度高和无排放的优势,以氢燃料电池为主的复合动力系统在多个领域得到了长足发展。传统氢燃料电池复合动力系统未充分考虑工况特性,在效率转换和分配上具有波动性,因此基于工况响应研究氢燃料电池复合动力系统效率优化控制方法。以氢燃料电池的运行状态为基础,确定氢燃料电池复合动力系统实际功率需求。根据各部件的工作特性和参数,构建复合动力系统模型,以功率-效率模式划分控制区间。将电池安全性能作为响应目标,基于工况响应理论控制复合动力系统效率,实现方法设计。实验以不同类型的氢燃料电池复合动力系统为测试对象,所研究方法的应用能将转换效率基本控制在95%以上,保证系统在各个时间段内均可以稳定运行,该方法具有应用价值。

深部开采动静载荷作用下复合动力灾害致灾机理研究

为研究深部开采动静载荷条件下冲击地压、突出两种灾害相互作用形成的复合动力灾害的发生条件与显现特征,利用重庆大学自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",以层状复合煤岩体为研究对象,进行了改变静应力组合、交变载荷频率和幅值、应变率及气体压力等试验条件的系列真三轴试验。试验结果表明:中间主应力、气体压力、交变频率和幅值、应变率等对复合动力灾害的显现特征均有较大的影响;真三轴试验条件下,层状复合煤岩体在临空面一侧多以劈裂成板、板曲折断的层裂形式破坏;基于荷载类型,可将复合动力灾害分为高静载型、扰动型、冲击型复合动力灾害3种类型,且在各类复合型动力灾害中,高压气体对复合动力灾害的孕育和发生具有积极的作用。

煤矿复合动力灾害危险性实时预警平台研究与展望

为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的关键监测参数。复合动力灾害危险性实时预警平台的构成主要包含监测硬件、分析软件及预警方法 3个部分,硬件主要指动力灾害监测系统及平台监控室硬件;软件主要指平台采集及分析软件;预警方法指标包括复合动力灾害危险性联合预警方法和单参数与多参数联合预警方法。在河南、山东等存在复合动力灾害的矿井进行了预警试验和基础研究,预警了矿井的复合动力灾害。同时,展望了复合动力灾害危险性实时预警平台的发展趋势。

真三轴加载条件下含瓦斯煤体复合动力灾害及钻孔卸压试验研究

煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合动力灾害致灾机理对于动力灾害的有效防治至关重要。本文基于自主研制的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行了考虑气体影响的完整煤样和卸压孔煤样的5面加载、单面临空试验。结果表明,复合动力灾害是煤岩在应变能和气体内能作用下非线性瞬发性破坏的动态过程。其发生过程具有明显的阶段性,主要经历颗粒弹射、碎片弹射、局部煤体破坏、煤体抛出失稳和重新平衡状态,煤样破坏后形成明显弧形阶梯状煤体抛出坑。中间主应力在一定范围内有增强煤样强度的特性,试样强度随中间主应力的增加而逐渐增加,试样破坏后形成平行于中间主应力方向的主断裂面。钻孔卸压措施可在一定程度上改善煤岩力学性质,软化煤岩结构,降低煤岩强度,增强其塑性变形特性,使集聚的弹性能量缓慢释放,降低动力灾害发生的可能性。对比试验结果表明,卸压孔平行于中间主应力时煤样产生的塑性区范围更大,塑性程度更强,钻孔后的试样破坏后形成明显的阶梯式层裂结构,与未钻孔和其他钻孔布置方式相比,致灾程度弱化,无明显动力显现特征,卸压效果更好。卸压钻孔主要通过优化能量释放结构,促进煤岩渐进式损伤,最终煤岩趋于静态缓慢式破坏。针对现场具体工程条件,提出了根据实际地应力、地质条件等布置卸压钻孔方位的技术方案和可行的治理措施。

复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。

新型复合动力/制冷循环空冷系统电站的经济分析

当前,电力行业的发展面临节能减排的压力。简要回顾动力循环优化和提高热能综合利用方面的工作,对前期提出的复合动力/制冷循环电站空冷系统(以下简称复合循环空冷系统)进行经济分析,并分析其节能减排的贡献。以压缩制冷复合循环空冷为例的模拟计算表明复合空冷系统的可行性,指出新形势下空冷系统面临的重新选择,间冷系统将会受到重视和发展,采用制冷剂的复合动力/制冷循环空冷系统将成为一种新的选择。

煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害一体化研究

随着煤矿向深部开采,一些矿井动力灾害既表现出煤与瓦斯突出的部分特征,又有冲击地压的部分特征,2种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合,难以界定为单一灾害类型,为此提出煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害的概念。通过复合动力灾害一体化理论研究,揭示了复合动力灾害发生的统一机理,据此建立了统一失稳判别准则;基于现有动力灾害分类所存在问题,将动力灾害划分为4种类型,在此基础上,针对矿井复合动力灾害类型创新研发了钻屑法多指标一体化检测及煤体温度、煤体电荷实时连续监测设备,形成了复合动力灾害一体化分类分级预测技术;同时,提出了瓦斯抽采、深孔爆破断顶-破煤-断底卸压、煤层注水等消减瓦斯内能、释放煤岩弹性能的复合动力灾害一体化防治技术。

主动对接式区域合作:长三角区域治理新模式的复合动力与机制创新

长三角区域治理模式开始突破分割式治理模式和经济协作式治理模式等传统模式的窠臼,进入经济社会一体化协同式治理模式的新阶段与区域内各省市彼此主动对接、深度互动的新时代。长三角区域内核心城市上海"主动走出去"、上海周边区域中心城市嘉兴与南通等主动对接上海的区域合作创新实践,开创了长三角主动对接式区域合作新模式的复合创新动力,即国家重大发展战略的规划引领动力、长三角地区多层次多领域多专题的共识协同动力、长三角区域核心城市上海的主动作为与周边城市主动对接的互动动力等多重动力的复合。长三角主动对接式区域合作新模式通过密集规划、精准接轨、深化落实等一系列创新举措,创造了主动对接、全面对接、深度对接等新型区域合作新机制,推动区域治理范式从理论与实践两个层面的深度转型。由长三角主动对接式区域合作新模式开辟的区域治理新型空间、新型任务、新型目标、新型绩效的分步骤、分阶段、分层次的实现,昭示着当代中国区域善治发展道路的全新型构。

深部矿井冲击-突出复合动力灾害的特点及防治技术

针对深部开采矿井受冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害威胁的问题,通过平煤十矿典型冲击地压诱导煤与瓦斯突出动力灾害案例,分析了复合动力灾害发生的特点和条件,认为煤岩体性质及瓦斯条件、应力条件、开采扰动条件等是发生复合动力灾害的必备要素。根据平顶山矿区现场试验结果,提出了预测复合动力灾害的3个敏感指标:钻屑量、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯解吸量,给出了具体的测试和计算方法;并提出了治理复合动力灾害的区域和局部措施,主要包括开采保护层、瓦斯抽采、钻孔卸压等。

复合动力传动技术的发展及研究综述

对传统的单一传动的不足之处进行了分析,并介绍了复合动力传动技术的特点及其兴起的背景,指出了复合动力传动是一种从动力全局考虑功率匹配的节能型动力系统,综述了国内外复合动力技术的发展过程、应用领域及研究现状。讨论了复合动力传动技术存在的问题,针对这些问题提出了许多不同的对策,最后对复合动力传动技术的发展前景作了展望。

陆内前陆盆地的复合动力演化研究——以库车陆内前陆盆地为例

陆内前陆盆地是我国西部广泛发育的一种盆地类型,它的发育是在远离洋陆碰撞俯冲带的大陆内部的“盆”“山”耦合过程,此“盆”“山”耦合动力演化过程的受控因素是极其复杂的。本文从中国大地构造的复杂性入手,分析了陆内前陆盆地动力演化过程受控因素类型:即多期构造作用综合应力场、A型俯冲作用、岩浆作用、热膨胀作用、重力滑动作用、地壳厚度影响、差异压力影响以及拆沉作用造成的回弹等,对这些作用因素的影响机制以及联合作用进行了讨论,并以库车陆内前陆盆地的动力演化为例进行了分析。这些影响因素的联合作用对动力演化过程的影响不容忽视,只有同时考虑这些因素才能更好的认识其动力学机制和发展过程,但在联合作用的研究方面程度较低,因此探讨这些因素对陆内前陆盆地动力演化过程的联合作用较有意义。

复合动力电动汽车的驱动模式和控制策略

复合动力电动汽车是热力发动机汽车和电动汽车的“复合车型”,装有热力发动机和电力能源(电池)—电动机两套动力系统。它是一种“低污染”的汽车,能充分满足现代汽车各种性能的要求,可综合利用能源并节能,有利于实现机电一体化和自动控制。

液压复合动力公交汽车研究

介绍了汽车制动能量再生利用的技术现状,分析了电动、液压复合动力系统的工作原理,设计了一种简单可行的液压复合动力系统,实践证明该系统能够有效地实现节能减排。

复合动力和制热CHP装置概述

CHP既能发出电能,又能充分利用余热能量,使其总的热效率远远超过传统的能量转换装置。同时,该装置能有效地降低二氧化碳排放,减轻全球变暖的压力。为此,综述了能量转换装置—复合动力和制热CHP装置的发展,并介绍了这种装置的几个评价参数。

电动车、复合动力电动汽车和燃料电池

通过查阅大量资料并参阅了从国际互联网获得的部分信息,叙述了开发电动车和复合动力电动汽车的背景和开发状况,同时对未来能源如燃料电池原理作了简要介绍。