基于层次分析熵权组合法-云模型的充填管道堵塞风险评估

为确定充填管道堵塞的主要影响因素,采用层次分析法、熵权法和云模型理论,进行充填管道堵塞风险评估.选取充填料浆体积分数、充填倍线等12项指标,用层次分析熵权组合法得到各指标的综合权重系数后与云模型方法耦合,得到综合确定度,以判定充填管道堵塞的风险等级.依据现场资料和数据,对3处采用充填采矿法的矿山进行评估.结果表明,贡北金矿、新城金矿和开阳磷矿的充填管道堵塞风险等级分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅱ级,与其他方法进行对比,证明该方法精确度较高.

不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波传播试验研究

为探究不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波传播规律,利用L型、T型和十字型试验管道模拟井下巷道结构,采用瓦斯燃烧爆炸测试系统进行瓦斯爆炸模拟试验,监测管道内不同位置的压力值,研究不同类型管道内瓦斯爆炸冲击波在转弯和分岔结构前后的压力变化规律。试验发现：L型管道转弯处外侧管壁爆炸冲击波压力峰值最高;T型和十字型管道的分岔结构可以降低L型管道转弯处的压力峰值,且T型分岔结构的降低效果更好;L型、T型和十字型管道对冲击波压力的衰减效果依次增强。

不同变质程度煤燃烧阶段动力学参数

为研究煤自燃特征温度及危险程度,通过热重试验确定各煤种各个阶段温度范围和特征温度值,并用Freeman-Carroll法建立了反应研究f(α),并求出燃烧阶段煤的指前因子和活化能,并对特征温度值、指前因子和活化能变化规律进行了分析.研究结果表明:6种煤样燃烧阶段温度分别为247℃~433℃、280℃~537℃、279℃~542℃、272℃~550℃、313℃~574℃和365℃~594℃;随着固定碳的增加,煤燃烧过程及特征温度点滞后,煤的活化能和指前因子增大,1#煤样最易自燃,6#煤样最不易自燃;T1温度从247℃增大到365℃,T2温度从386℃增大到479℃,T3温度从408℃增大到514℃,T4温度从433℃增大到594℃.

多因素影响下的煤低温氧化特性试验研究

为研究氧浓度、粒度和挥发分对采空区遗煤低温氧化过程的影响,利用油浴式程序升温试验装置设计了煤低温氧化试验,研究了不同影响因素条件下煤的耗氧速率和放热强度,验证了氧浓度、粒度和挥发分等对煤低温氧化特性的影响,通过对试验数据分析,得到了煤低温氧化特性受各因素影响的变化规律。试验结果表明:在一定范围内,氧浓度的增加会加快煤的耗氧速率,提高反应的放热强度,促进煤的氧化,但不会改变氧化反应的趋势;粒度较大的煤耗氧速率低,反应释放的热量小,氧化过程缓慢且强度较低;煤的挥发分降低后,耗氧速率和反应的放热强度也随之减小,其自燃临界温度将显著提高。

磁电耦合下喷嘴雾化特性及降尘效率研究

为了探究磁电耦合作用下喷雾的降尘效果,对雾滴施加不同磁场强度与荷电电压进行交叉试验,测得未磁化未荷电、仅磁化作用、仅荷电作用及磁电耦合作用4种工况条件下的雾滴表面张力最小值,构建基于K H液滴破碎模型及湍流κε模型的雾滴粒子场模型,利用COMSOL软件对以上4种工况条件下的雾滴粒子运动轨迹进行数值模拟,得到各工况条件下雾滴粒子的速度分布及粒径分布情况。结果表明:磁电耦合作用下的喷雾具有最佳雾滴粒子场,有99.5%的雾滴粒子粒径小于45μm,其中超过92%的雾滴粒子粒径小于10μm;通过雾化降尘试验对以上4种工况条件下的降尘效率进行测定,得到磁电耦合作用下喷雾对全尘的降尘效率为97.84%,对呼尘的降尘效率为95.82%。

碱性降尘剂润湿煤尘及吸收硫化氢试验研究

煤矿井下的粉尘和硫化氢同属职业危害,严重威胁工人身体健康及煤矿安全生产.为实现尘毒高效共治,采用试验和理论分析相结合的方法开展研究.将表面活性剂和碱液(Na_(2)CO_(3))复合配制成碱性降尘剂,通过测定其表面张力、溶液与煤尘的接触角评估其润湿性能,并利用沉降试验验证溶液对煤尘的润湿效果.结果表明:质量分数为0.05%的仲烷基磺酸钠(SAS60)与质量分数为1.0%的Na_(2)CO_(3)的组合润湿效果最好,其表面张力值、接触角、沉降时间分别为26.45 mN/m、10.97°、6.94 s.通过自制硫化氢吸收装置,检验所配碱性降尘剂对硫化氢的吸收性能.试验结果表明:随着Na_(2)CO_(3)质量分数增大,溶液吸收硫化氢效率先迅速升高,后逐渐趋于稳定.综合润湿性能、吸收硫化氢性能以及煤矿应用成本考虑,最终确定碱性降尘剂的最佳组成为质量分数0.05%的SAS60和1.0%的Na_(2)CO_(3),其对硫化氢的吸收效率为87.67%.根据无机化学和界面化学理论,从降低溶液表面张力、增强固液界面作用和降低临界胶束浓度(CMC)3个方面阐明了Na_(2)CO_(3)的强化润湿机理.

基于HLLC算法的连通器瓦斯爆炸模拟研究

为研究连通器瓦斯爆炸的瞬态流场并精确捕捉冲击波,采用基于详细化学反应的建表方法(TDC),在OpenFOAM平台上开发基于HLLC算法的瓦斯爆炸求解器,对1 m3密闭釜-管道系统内的瓦斯(甲烷)-空气预混气体爆炸模拟分析,通过瓦斯爆炸试验对模拟结果进行验证,在此基础上分析连通器瓦斯爆炸火焰及冲击波传播特性。结果表明:瓦斯爆炸火焰经过管道时加速,以射流形式喷入传爆釜,传爆釜冲击波的反射波与射流火焰耦合诱导二次爆炸,冲击波强度二次急剧上升;传爆釜中冲击波强度随管道长度增加而增大,管道长4 m时,火焰传播持续加速,而管道长6和10 m时,火焰传播速度先增高后降低。

瓦斯爆炸对躲避硐室影响的数值模拟

为研究瓦斯爆炸对矿井躲避硐室的影响,在封闭及开口管路中分别进行了瓦斯爆炸过程的数值模拟,运用ICEM软件建立了躲避硐室的物理模型,使用FLUENT软件对不同边界条件下的瓦斯爆炸压力、温度变化进行数值模拟,运用Origin软件对瓦斯爆炸过程中的压力、温度变化进行曲线拟合.结果表明:封闭条件下,躲避硐室中承受的最大爆炸压力和最高温度分别为0.61 MPa以及2269 K;开口条件下,躲避硐室中承受的爆炸超压及最高温度分别降至12.39 k Pa和1773 K.综合爆炸超压及爆炸引起的高温影响,躲避硐室应该尽可能地远离独头巷道.

角联管网瓦斯爆炸冲击波与火焰波的传播特性

为了得出实际管网中瓦斯爆炸冲击波、火焰波的普适性传播特性,搭建了角联管网实验系统。通过平均升压速率和爆炸威力指数表征冲击波传播特性;通过火焰传播速率表征火焰波传播特性。结果表明:冲击波在角联管网中传播时出现了多次衰减与叠加,冲击波的正向传播和冲击波在管网所有互连管道中的反向传播叠加在一起,导致冲击波的传播呈现复杂无序状态。冲击波传播在不同的管道结构时,经过45°分岔管道时爆炸威力最大;在斜角联支管中,压力损失最大,超压爆炸威力下降幅度最大,火焰波传播速率最快;底部直管中的火焰波传播速率最慢。可为瓦斯爆炸灾害发生后应急救援方案的制定提供理论参考。