基于瞬变电磁法的煤层风氧化带探查

煤层风氧化带的发育对煤矿的生产组织和安全回采影响巨大,针对准格尔煤田东部隆起带煤层风氧化带圈定的技术难题,研究了瞬变电磁法探查煤层风氧化带的可行性。首先对研究区正常地层与煤层风氧化区的电阻率测井曲线进行了分析,总结了正常区与煤层风氧化区的电性差异,并以电阻率测井曲线构建了煤层风氧化区地电模型;然后采用MAXWELL软件对理论模型的瞬变电磁响应进行了数值模拟,发现在煤层风氧化区瞬变电磁反演电阻率断面表现为浅部低阻层变厚、低阻异常幅值减小的异常特征,可以以此来圈定煤层风氧化区的分布范围;最后在数值模拟的基础上,在串草圪旦煤矿开展了现场试验,结合钻探情况对试验数据从瞬变电磁反演电阻率断面和平面2个角度进行了分析,结果表明瞬变电磁法探测划分风氧化带是可行的。

防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响

为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。

煤棚表面风压的多尺度长短期记忆神经网络预测方法

风荷载是影响大跨度空间结构安全性和稳定性的关键因素之一,因此研究结构表面风压对煤棚结构设计具有重要意义。风洞试验是获取煤棚结构表面风压的主要方法,但其存在成本较高和耗时较长的问题。利用风洞试验积累的大量数据发展风压快速预测方法是目前的研究热点之一。该文以长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络为基础,建立了煤棚结构风压时序预测模型,该模型利用高斯平滑将实验数据分为光滑数据和脉动数据,进而分别训练大尺度网络和小尺度网络。结果表明:所提出的多尺度网络预测模型可以实现对煤棚表面风压的快速预测,且相比于传统LSTM神经网络,多尺度LSTM神经网络具有误差小、精度高等优势。因此,基于LSTM的多尺度神经网络可以为煤棚等大跨空间结构表面风压提供依据。

山墙疏透率对大跨度煤棚风荷载的影响研究

为解决在大跨度煤棚中,复杂气流和结构相互作用使得风荷载传递过程较为复杂问题,研究山墙疏透率对大跨度煤棚风荷载的影响。计算获得极值风压系数、整体风力系数以及风荷载体型系数,获取能够反映风荷载变化的关键参数。根据模拟试验结果可知,提高山墙疏透率,能够促进大跨度煤棚内外空气流通,实现气体的交换,使得煤棚风吸力得到有效降低。山墙疏透率增加,煤棚中内压更加影响风压分布,产生正值内压,但是当煤棚山墙处于背风风向角时,煤棚中形成负值内压,造成主体风荷载出现极大力矩。

综采工作面风流及粉尘运移规律研究

为研究薄煤层综采工作面风流及粉尘运移规律,利用Fluent软件对双阳煤矿薄煤层综采工作面风流及不同产尘工序产生的粉尘运移进行数值模拟。结果表明:双阳煤矿薄煤层综采工作面风流基本规律为突然升高,再缓慢下降,最后趋于稳定;粉尘浓度出现聚集区域为移架工作区域和采煤机滚筒截割处;粉尘在人行横道空间整体扩散并不明显,在底板上存在沉积现象。为后续薄煤层综采工作面雾滴运移及降尘研究提供了前提。

表面横向风流作用下煤体的内部燃烧蔓延规律

煤的自燃特性使其在开采、存储和运输过程中存在火灾事故隐患,极大地阻碍了煤炭行业的可持续发展.通过自主搭建的敞车载运煤燃烧蔓延模拟实验装置,分析在表面横向风流作用下的松散煤体内部高温区域演变以及气体蔓延规律.结果表明,表面横向风流明显加快了本文实验煤样内部高温区域蔓延速度,相比无风状况下,高温蔓延速度加快了0.3倍(风流1 m·s^(-1)时)和0.5倍(风流2 m·s^(-1)时),高温区域峰值温度升高了120±20℃;受表面横向风流影响,燃烧蔓延路径向风流流动方向偏移;在风流0 m·s^(-1)时,燃烧的高温点O2体积分数快速下降阶段所经历的时间随纵深的增加逐渐增大,风流作用会加剧煤氧反应.研究成果可为煤炭在运输与储存过程煤火灾害形成规律研究提供参考借鉴.

煤层风氧化带的槽波响应特征及探测方法应用研究

为了研究煤层风氧化带的槽波响应特征,建立包含煤层风氧化带的工作面三维层状模型,对波场模拟结果进行分析,采用槽波速度和振幅衰减系数CT成像方法实现了对煤层风氧化带的探测,并在王洼二矿215041工作面开展现场实验。结果表明:煤层风氧化带的槽波响应特征为槽波速度与主频升高、振幅能量衰减,以速度和振幅衰减系数的槽波CT成像方法可以实现对煤层风氧化带的探测;现场实验中槽波振幅能量衰减系数CT成像方法准确率为93.3%,探测精度高于槽波速度CT成像方法。

采煤机机载式喷雾引射控降尘装置优化及应用研究

以高庄煤业3下502工作面为研究对象,对采煤机割煤时机身段风速和粉尘分布特征进行分析,采煤机机载式喷雾引射控降尘装置从喷雾引射风量和结构两方面进行优化设计.结果表明,应用优化控降尘装置后,可对含尘风流进行控风,采煤机割煤时司机处的呼吸尘和总尘的降尘效率分别达到92.7%和86.5%,控降尘效果显著.

重载列车车速对隧道入口段扬尘特征的影响模拟

为掌握重载列车车速对隧道入口段风流运移及扬尘特征的影响,为铁路隧道抑尘提供技术支持,以梁家山隧道为研究对象,模拟分析了重载列车以不同车速进入隧道时入口段压力场、风流场的演变规律,探究了隧道入口段煤尘颗粒运移轨迹及其浓度分布规律。结果表明:重载列车驶入隧道过程中,车速越大,列车运行前方正压场及车身周边的负压场越强,隧道入口段产生的涡流区及风速越大;重载列车完全驶入隧道后,空间内的煤尘颗粒以内旋和外旋两种运移方式呈高速无序地扩散,同一尾流区断面上,列车不同位置处监测点的煤尘浓度和最大煤尘浓度对应的时间分布有差异。该研究成果有助于理解重载列车运行速度对隧道入口段风流运移及扬尘特征的影响,对梁家山隧道入口段的煤尘防治有指导意义。

矿用汽雾凝胶材料的制备及性能研究

针对现有采空区堵漏材料不能雾化随风流运移,难以进行精准堵漏的问题,提出一种凝胶材料制备方法,以丙烯酸(AA)为原料制备可控低分子量的聚丙烯酸钠(PAAS),然后与聚乙烯醇(PVA)制备PAAS-PVA汽雾凝胶,并对制备成型的材料进行雾化性、保水率和力学性能测试,确定汽雾凝胶最佳配比及性能。实验结果表明:丙烯酸、引发剂、链转移剂和交联剂用量浓度依次为25%、0.6%、2%和0.6%,反应温度60℃,反应时间2h,制备出最佳PAAS粘均分子量2 951,转化率99.59%;汽雾凝胶中PAAS与PVA的最佳质量比为3:2,凝胶可使用喷枪雾化喷出,保水率是单纯喷洒水的3倍多;汽雾凝胶失水后成膜,力学性能得到提升,拉伸断裂伸长率超过300%,能够跟随矿山来压而发生形变,具有良好的随风运移成膜堵漏功能。

提高矿井通风安全性的分区域通风系统设计

煤矿的通风系统是开采过程中重要的基础设施,对煤矿的安全具有重要的影响。分区域通风系统以其气流独立、风路短、阻力小的优点在矿井通风系统中具有广泛的应用。针对某煤矿的通风系统进行南北区分区域通风系统的设计,并对通风系统进行风阻的测定,从而进一步优化通风系统的布置,布置煤矿的通风安全。

五虎山煤矿综采面硫化氢扩散规律及治理技术研究

针对五虎山煤矿011205综采工作面割煤期间硫化氢浓度高的问题,根据综采工作面现状,采用CD4型硫化氢便携仪测得割煤期间采煤机司机位置以及采煤机下风侧10、15、20、25 m断面不同测点的硫化氢浓度,经测试数据分析得出采煤机逆风割煤扩散至司机处的硫化氢浓度大于顺风割煤时的硫化氢浓度,硫化氢经风流作用向电缆槽和回风巷方向扩散。根据测试数据分析,提出采用滚筒+支架喷雾方式(喷雾用水添加硫化氢吸收剂)进行硫化氢治理的技术方法;通过井下现场试验测试,选定喷雾压力8 MPa、硫化氢吸收剂浓度2.5%的工艺参数,在这一条件治理下,司机位置处硫化氢浓度为0.00106%,治理效率达到90.2%。

风流对煤堆热源位置的影响研究

煤堆在露天堆放过程中,受到自然风的影响,从而导致热源位置发生偏移,使得对其治理出现偏差。通过模拟软件建立煤堆受风流影响的试验平台,研究不同风速下法向风与切向风对模拟煤堆热源位置移动的影响规律。研究结果表明,2种风向均对热源的移动产生影响,且法向风作用的影响大于切向风;边缘位置热源移动速度与风速大小满足线性关系,中心位置热源移动速度与风速大小满足二次函数关系;在风速较小时,对模拟煤堆中心位置热源的移动影响均较小,为煤堆自燃的治理提供一定的理论依据。

Experimental study of wind loads on cylindrical reticulated shells

The cylindrical reticulated shell structures without side walls, which are normally arranged in pairs, are usually used as dry-coal sheds in a thermal power plant. The wind loads of these shells do not exist in standards or codes. Therefore, this study investigates the mean and fluctuating wind loads on a cylindrical reticulated shell with a rise-to-span ratio of 0.39 through a series of wind tunnel tests. The characteristics of the wind pressures on the upper and lower surfaces and the net pressures are presented. The results show that the wind direction and another shell structure significantly affect the wind loads on the principal shell. The most unfavorable wind direction is around 30~, whereas the effects of the wind field and the height of the coal stack are small. The surfaces of the shells are divided into nine blocks, and the block mean and fluctuating （rms） pressure coefficients suitable for engineering applications are given as references for wind load codes.

高压压榨和风穿流压滤脱水技术试验研究与应用

采用2种半工业机型对高压压榨和风穿流这2种新型压滤脱水技术,分别开展了不同运行参数下的浮选精煤和煤泥压滤脱水规律研究。研究结果表明,物料为高硫浮选精煤和高硫煤泥时,风穿流机型比高压压榨机型的产品水分分别降低了5.51%、3.63%。采用高压压榨机型,当压榨压力提高幅度为3 MPa时,浮选精煤和煤泥水分降幅均在4个百分点左右;在压榨压力为4 MPa时,增加风穿流,高硫浮选精煤和高硫煤泥的水分降幅分别为5.15和2.67个百分点。采用风穿流机型,当压榨压力由0.8 MPa提高至1.2 MPa时,高硫、低硫的浮选精煤水分降幅分别为6.4和2.2个百分点;当压榨压力由1.2 MPa提高至1.6 MPa时,高硫、低硫的浮选精煤水分降幅分别为0.1和0.3个百分点;说明对于风穿流机型,压榨压力为1.2 MPa时,浮选精煤压滤脱水效果最佳。随着风穿流时间的增长,2种机型作用下的浮选精煤和煤泥的水分均呈下降趋势,且降幅逐渐收窄,浮选精煤水分降幅大于煤泥水分降幅。通过数据对比,结合物料附加值,浮选精煤优先选用风穿流机型,煤泥优先选用高压压榨机型,该选型原则在工业应用得到进一步验证。最后,根据工业应用经验,给出风穿流机型的配套风包选型为8~10 m^(3)/100 m^(2)(过滤面积)。

采空区地下遗煤燃烧-地表碳通量相关性分析

为探究复杂条件下地表碳通量对地下遗煤自燃的响应机制,通过长期监测阜新海州露天矿采空区上覆地表碳通量、土壤温度、地表裂缝、环境风速、土壤湿度等数据,并结合现场试验,研究遗煤燃烧与地表碳通量的相关性,分析地表裂缝、环境风速、土壤湿度等因素对地下煤自燃-地表碳通量的影响特征。结果表明:地下遗煤燃烧是触发地表碳通量异常响应的根本因素,碳通量与土壤温度分布呈正相关;裂缝是影响地表碳通量分布的主要因素,环境风速与地表碳通量基本呈正相关,地表碳通量一般不受土壤湿度影响,但受降雨影响较大。

煤矿“一通三防”及大采高综采工作面通风技术的改进研究

井下通风条件符合煤矿安全规程的要求,不仅可以为井下工作人员提供充足的新鲜空气和良好的气候条件,还可以冲淡和排除煤矿瓦斯等有毒、有害气体及浮游粉尘,瓦斯、煤尘和火灾都不会随意“兴妖作怪”。所以,“一通三防”便成为煤矿安全生产的重中之重。寺河煤矿的5306综采工作面采用的是一次性采全高大采高采煤工艺,单产产量高,生产强度大,综采工作面在生产期间的瓦斯绝对涌出量高,极容易造成瓦斯超限问题,“三防”问题非常突出。论述了矿井通风的基本任务和重要性,强调了通风设施的技术要求,详细叙述了寺河矿5306工作面的通风技术改进试验的过程,并对改进结果进行了检查分析。

两种类型干煤棚的表面风压与整体风荷载对比

通过测压风洞试验对比三心圆型和子弹头型干煤棚的风压分布和整体风荷载,分析两类干煤棚体型系数随风向角的分布,将干煤棚的体型系数与规范值进行对比,比较两类干煤棚随风向角的整体风荷载,给出子弹头型干煤棚中间与两侧的整体力系数。研究表明:三心圆型干煤棚在墙面正迎风情况下屋面迎风侧负压较大,中间及背风侧负压较小;两类干煤棚的极值负压均出现在斜风向的顶部附近;侧面正迎风情况下GB规范的正压小于试验值,AIJ规范和EN规范的负压大于试验值,体型系数随角度变化剧烈,规范中分段体型系数表达并不合理,提出基于三角函数的体型系数拟合公式;三心圆型干煤棚升力系数小于同样矢跨比的子弹头型;从设计控制角度三心圆型干煤棚的整体平均风荷载小于子弹头型。

双风道煤粉燃烧器的结构性能分析

为了有空间插入多种燃料输送管以满足燃烧多种燃料的需求,某煤粉燃烧器取消了中心风,采用了双风道结构;并且为了使高温二次风尽快地与煤风中的煤粉接触,将煤风道置于最外层;为了在操作时根据需要随时能够调节旋流度,该燃烧器净风采用万向可调的多个小喷嘴喷射,随时可以调节火焰形状,以满足窑工况变化或者熟料烧成的需要。实践证明,这种燃烧器一次风用量并非最小,性价比不高,但设计理念值得借鉴。

面向风煤富集区域的风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学

“碳中和”目标下,缓解新能源消纳问题、走出环境污染困境是风煤富集区域面临的主要挑战。该文以氢能为煤介,将风煤富集区域丰富的风能和煤炭资源在产业链上进行深度融合,形成风-氢-煤耦合系统;基于系统动力学,理清风-氢-煤耦合系统内部交互关系和反馈机制,建立风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学模型,并通过Vensim软件进行仿真模拟,重点分析风-煤耦合发展的减排效果及经济效益。结果表明:以绿氢为支点的风-氢-煤耦合系统在经济和技术上均具备一定的可行性,氢储能可减少碳排放量近136万t,经济效益100亿,发挥区域可再生、低成本的风电和富集煤基资源的优势,实现经济增长与碳排放解耦发展,助力风煤富集区域2030年如期实现“碳达峰”目标。