高温场下矿井煤层钻孔瓦斯抽排效果研究

针对我国煤矿低透气性突出煤层瓦斯抽放困难问题,以贵州省麦子沟煤矿K15煤层采煤工作面运输巷为工程背景,通过建立高温场下矿井采掘工作面排放钻孔瓦斯流动多场耦合模型,模拟研究了不同加热温度、钻孔孔径及不同钻孔间距下的煤层钻孔瓦斯排放效果。研究表明:温度对煤层瓦斯排放效果影响显著,当加热温度为86℃时,瓦斯压力降低明显;钻孔孔径对煤层瓦斯排放效果影响较大,当孔径为113 mm时,钻孔之间瓦斯压力最大为0.36 MPa,最大瓦斯压力同比下降了14.28%,钻孔瓦斯排放量提高了27.27%;钻孔间距对煤层瓦斯压力与排放效果影响也十分明显,当钻孔间距为1 m时,钻孔之间瓦斯压力最大为0.45 MPa,影响范围为5.72 m,相比钻孔间距为1.5 m时,瓦斯压力下降幅度增加了37.8%,相比钻孔间距为0.75 m时,影响范围增加了18.18%,综合瓦斯排放效果最好;对比不同方案的模拟结果,数值模拟方案9对应的瓦斯排放效果最佳。

基于彩色CCD的高温场辐射测温方法

针对基于彩色CCD的高温场辐射测温问题,提出利用红、绿基色值进行比色测温来获取单一光圈快门组合内的最大测温范围,并进一步利用变换光圈快门组合来使得测温范围能够覆盖高温生产的常用温度范围;通过标定减少CCD光谱响应带宽和被测对象光谱发射率对测温精度的影响,提高测温精度。在此基础上,开发了CCD高温场测量仪。计量校准结果表明,测温仪具有较高的测温精度和实用性,能够满足常见高温生产过程对于温度测量的应用要求。

钱家营矿西翼高温场地质控制因素研究

为了查明开平煤田钱家营矿西翼地温异常的控制因素,从区域地层、矿井构造、矿井水文地质条件以及大地热流、异常岩浆热等方面,分析了其对钱家营矿区高温场的影响。基于井田地质背景,结合相关的测试数据确定了井田内高温场的发育范围及其受控机制。结果表明:钱家营矿西翼构造具有完整的单斜块体特征,煤系上覆厚层第四系的阻隔,叠层式地层组合以及含水层层间较弱的水动力联系等因素是导致矿区西翼地温异常的主要因素。

基于彩色CCD的高温场软测量模型及应用

为了提高基于CCD传感器的高温场非接触测量技术的测量精度和准确性,提出一种高温场软测量混合模型。首先,通过机理分析建立一个含待定参数的机理模型;然后,利用黑体炉标定和在线标定数据,对机理模型中的待定参数进行参数辨识;最后,通过构建烟雾衰减辐射能补偿器,对受烟雾干扰的测温结果进行补偿校正。实验结果表明,模型测温精度和可信度较高,具有较强的实用性。

PC宽异薄壁箱梁火灾高温场形变分析

为了研究预应力混凝土宽异薄壁箱梁火场变形问题,建立了焓传导模型,利用热—力耦合方法研究了三跨宽异薄壁PC箱梁火灾高温场形变,分析了单跨受火、单跨加载模式下各跨跨中横桥向挠度随荷载比的变化规律。研究表明：边跨受火加载模式下,两边跨下挠、中跨上挠,两边跨跨中下挠比介于20~30之间;中跨受火加载模式下,中跨下挠、两边跨上挠,三跨挠度变化量基本相等;边跨的横桥向效应较中跨的横桥向效应明显,边跨边肋在延火前期有上挠现象;随着荷载比的增加,三跨挠度变化趋势相同,受火加载边跨挠度变化量增加幅度较大,其余两跨挠度变化量增加幅度小;边跨受火加载比中跨受火加载对结构的变形影响更为不利。

高温场对滚动轴承游隙的影响

建立了滚动轴承在高温热场中的保温筒有限元模型,运用ANSYS分析了其在高温场中的温度分布,并结合摩擦学和传热学理论分析其在高温场中的径向变形规律,计算其径向游隙减小量。结果表明:在高温场中,滚动轴承的径向游隙随环境温度的升高而减小,对游隙影响较大的是内圈沟道的变形,且300℃以后游隙减小量的变化趋向平缓。

高硫矿山高温采场的成因及危害与防治措施

提出了高硫矿山“高温采场”的概念。用热力学原理解释了含硫矿石氧化和自燃所释放出的大量热量的积聚是致使采场温度升高的主要原因。分析了高硫矿山高温采场产生的主要危害,如引发硫尘爆、造成围岩失稳和环境污染等。最后阐述了主要的防治措施,如保持采场通风良好、及时出矿、矿石块度适宜、注浆锚索支护等。

高温对采场顶板锚索加固系统的影响

通过对花岗斑岩、砂岩和水泥砂浆试样在25～1 000℃温度范围内进行高温强度试验,分析了高温对高硫矿山高温采场顶板全孔灌浆锚索加固系统的影响,得出了一些有重要价值的结论。例如,在25～1 000℃范围内,就花岗斑岩锚固系统而言,采用600℃时花岗斑岩的加热抗压和抗拉强度值进行设计即可满足工程要求。这些结论对在高温环境下或可能遭受高温影响的边坡、隧道、硐室、井巷及采场等岩体加固工程的设计和施工有着重要的参考价值。

平滑型耐高温碳场发射体SCFE在真空X射线管内的试用

为改进便携式RTX-150Ⅱ型X射线机内真空园锥靶脉冲X射线管的性能,研制成功了一种平滑型耐高温碳场电子发射体SCFE,该SCFE阴极首次装入X射线管即表现出了良好的性能,目前装入整机已1年多,尚未见有发射性能衰变,与该管以前采用的耐高温碳场电子发射体CFE比较,除阴极表面光洁度、体积密实度大大提高,管内零件安装更精密,与管内其他电极的接触更完善等较明显的改善外,阴极总厚度降低至1mm,特别是发射尖端处的厚度减小到了微米量级,电子发射的区域更加集中,初步试用的结果显示,电子发射性能、整管的工作稳定度都确有提高。

深部高温采场隔热层降温新方法

矿井深部开采面临严重的高地温问题,使用现有的方法和技术手段尚不能有效地解决。通过分析采空区垮落矸石的热量传递过程,认为采空区矸石的散热是造成采场风流温度升高的主要原因,并针对性地提出将新型无机隔热材料喷射到采空区矸石表面,形成减缓矸石热量传向工作面风流的隔热层,从而降低工作面风流温度的降温新方法。通过理论分析及计算隔热层隔热效果,表明建立采空区隔热层可以有效降低工作面风流温度。

场助自蔓延高温连接TiAl合金的中间层选择

场助自蔓延高温连接是一种新型材料连接技术 ,适合于场助自蔓延高温连接的中间层体系需要含有高放热反应组元 ,同时要求含有低熔点组元以降低体系的引燃温度 ,最终优选出Ti-Al -C体系作为场助自蔓延高温连接TiAl合金的中间层组元。通过对不同含量的中间层进行场助自蔓延高温合成反应试验 ,最终确定比较理想的中间层成分为Ti5Al4C1。

硐室型高温采场通风参数的研究

本文采用试验模型模拟现场的研究方法,对碉室型高温采场的风流结构、温度场的分布规律、围岩壁面纵向温度场和给热系数的变化情况进行了试验研究。在全面分析研究碉室型高温采场不稳定换热换湿系数的基础上,总结出了它的计算公式。

基于无线测温的真空熔铸炉高温合金液相温场检测

以无线测温技术为基础,分析了感应加热式真空熔铸炉高温合金液相温场检测原理,提出了在高温合金材料精密铸造模型浇注(定向结晶)过程中,采用预埋敷设温度传感器组的液相温场跟踪检测方法,并对其进行了说明。

高温采场给热系数的试验研究

给热系数(放热系数)的研究对高温采场通风排热计算、风温预测和风量计算等都有重要意义,它与不稳定换热系数有密切联系,两者在热计算中占有相同的地位。因此,很早就有一些学者对它进行过研究〔1,3〕,但大多数结论都是在稳定给热条件下得出的,有些还是引用采暖通风工程的计算方法。而矿井的热交换问题一般都是不稳定换热过程,几何条件相当复杂。

高温采矿场的通风

银山铅锌矿属井下开采的中型有色金属矿山,矿石主要为硫化铅锌矿、硫化铜铅锌矿和硫砷铜矿,绝大部分矿体用浅孔留矿法开采。矿井已建立了分区通风系统,利用先行通风天井(通上部水平)将新风送入采场进行通风。没有先行通风天井的采场,可用局扇将新风从采场上风侧的顺路天井送入,污风从采场下风侧的顺路天井排入回风段(见附图)。近年来,开采含硫较高的矿体的采场中,出现35～38℃的高温,虽采取了多种措施,如增加采场中的局扇、将风简直接送至工作面等,但收效都不大,致使回采工作面作业条件恶化,采矿台班效率下降。采场中出现高温,是含硫较高(10～13％)的矿石被崩落后。

基于比色测温的瞬态高温测试方法及系统实现

探索用于瞬态高温场测试的新方法具有非常重要的实际意义,针对上述问题,提出一种基于比色测温技术的瞬态高温测量系统。详细论述了该系统的基本结构,阐述了辐射测温中比色测温的基本原理和系统比色测温原理。介绍了比色测温仪通常存在的一些影响测温精度的问题,指出设计的比色测温系统在这些问题上的优越性。利用高温黑体炉对测温系统进行静态标定,提高了系统的测温精度。在2000℃～3000℃的测温范围内,测温精度达到5‰。实验结果表明,该测量系统能够满足瞬态高温场的测量要求。

飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理和应用进展。指出了三种测温技术的优缺点,并提出飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术目前需要关注并解决的技术问题,主要为在高温高压湍流燃烧等极端条件下实现高精度CARS光谱高保真反演出温度信息,以及高温高压湍流燃烧场极端条件下如何获得高信噪比CARS信号的问题。展望了今后的发展趋势:通过高时间分辨的测量,获得湍流火焰中温度的瞬时演化规律,并建立各种复杂火焰的温度演化信息数据库,为研究各种发动机机理提供支撑。

碳场电子发射体的应用研究

本研究涉及几种自制碳场电子发射体,介绍探索这些碳场电子发射体应用的过程中,在真空电子学、真空微/纳电子学(VME/VNE)领域内获得成功的方面。研究工作涉及到了一些新开发的真空微电子学与真空电子学器件,如采用耐高温碳场电子发射体(CFE)与平滑型碳场电子发射体(SCFE)的氖发光管,采用平滑型耐高温碳场电子发射体(SCFE)、阵列硅场电子发射体(Si-FEA)的封离式全玻璃平板真空荧光光源管(FP-VFLT),采用寻址式碳纳米管(CNT)薄膜阵列场电子发射体(CNT-FEA)的封离式全玻璃平板摄像管(FCT)与平板显像管(FDT),采用碳纳米管(CNT)薄膜场电子发射体的封离式全玻璃超薄平板字符管(FCT)。碳场电子发射体的应用研究工作也涉及到一种商用真空X射线管,及大面积碳纳米管(CNT)薄膜作为微波吸收材料的初步探讨。本文报导了这些研究工作达到的阶段成果。

高温环境下岩体锚固机理——“胀锚拱理论”

为了研究高温环境下岩体锚固机理,通过高温采场三维温度模型ANSYS分析,提出了高温环境下注浆长锚索加固岩体的复合作用锚固理论——"膨胀抬升锚索树根筋混凝土拱理论",简称"胀锚拱理论"。该理论克服了目前各种单方面锚固理论的不足,综合形象地解释了高温环境下岩体锚固机理。研究成果为深井开采、有矿石自燃发火危险的矿山开采提供科学决策的依据及有益的参考,对在高温环境下或可能遭受高温影响的边坡、隧道、硐室和采场等岩体加固工程的设计和施工有着重要的参考价值。

基于数字图像相关方法的石墨高温杨氏模量测试

目的为了得到石墨在高温环境下的杨氏模量,为飞行器热防护系统和高温热结构的设计提供可靠的技术保障。方法基于数字图像相关（DIC）方法和通电电阻加热技术,建立一套测量材料在高温环境下力学性能的测试系统。利用该系统,测量高温下石墨试样的表面应变场和应力-应变曲线,计算相应温度下的杨氏模量。在1400℃实验环境下,采用基于DIC与高温引伸计的方法同时测量超高温陶瓷试件的拉伸应变数据,并进行比较验证。结果在1400℃实验环境下,采用基于DIC与高温引伸计方法测得超高温陶瓷的应变-时间曲线吻合良好,方差为1.3×10-7。1200-1900℃高温环境下,石墨的杨氏模量随温度的升高呈线性增长趋势。结论采用基于DIC方法准确有效,该方法可方便快速地实现对石墨材料在高温环境下杨氏模量的测量。另外,该方法也可应用于其他导电材料杨氏模量的测试。