为研究瓦斯爆炸超压及爆后气体的危害,利用20 L气体爆炸特性测试系统与气相色谱仪研究了不同初始瓦斯体积分数对瓦斯爆炸后的压力及爆后气体的影响和危害。研究发现:瓦斯爆炸初始体积分数在最佳爆炸体积分数附近时爆炸压力最大,对人体危害最强;爆炸后产生的H2、CO会促进瓦斯的爆炸,且与初始瓦斯体积分数呈一次函数关系,高体积分数瓦斯爆炸后产生...
自主搭建煤体自振频率测试系统,利用敲击法测试原煤试件干燥前后的加速度响应特征,通过其频谱特征分析水分对原煤自振频率的影响规律。研究发现:随着含水量的增加,煤岩刚度下降,质量增加,阻尼比增加,自振频率有明显下降的趋势(从40.1 Hz下降至37.7 Hz);原煤试件干燥前的主振频域为29.9~45.4 Hz,干燥后的主振频域为31.6~49 Hz;原煤试件干燥前的主...
为提高环缝式引射瓦斯稀释器性能,基于WX-80型环缝式引射瓦斯稀释器,采用Fluent仿真软件对其内流场进行数值模拟,优化了引射器结构尺寸,并揭示了主流压力、喉部缝隙及滞止压力比对其性能的影响规律。研究结果表明:主流质量流量随主流压力增加持续增长,而次流质量流量和引射系数均随主流压力变化先增加后减少,并在主流压力为0.45 MPa时达到最大值...
为了研究不同颗粒大小的煤粉充填煤岩裂隙对煤层气渗透率产生的影响,以焦作煤业有限责任公司下属的赵固一矿二1煤储层为研究对象,以不同粒径煤粉为充填介质,在一定围压条件下,以不同气压和不同裂隙宽度进行了煤粉充填煤岩裂隙渗透特性实验。结果表明:在一定围压条件下,随着气压的增大,相同裂隙宽度不同目数煤粉充填的煤岩裂隙渗透率都先增大后减...
为了改善煤尘表面的润湿效果,添加表面活性剂以提高煤尘表面的润湿性,采用响应面分析法对降尘剂配方进行优化设计。选取非离子表面活性剂烷基糖苷APG(A)、阴离子表面活性剂SDBS(B)和阳离子聚丙烯酰胺PAM(C)作响应变量,以沉降时间t和透过率作为响应值,按照Box-Behnken中心组合实验设计原理,对无烟煤降尘剂进行了优化。结果表明,煤尘润湿性最好时...
为解决随机分布节理面力学参数的科学估算,在实验室内选用不同粒径级配的破碎岩块进行压缩,获得不同压实率下的压实体试件。对压实体进行单轴压缩试验,记录其轴向应力应变曲线的同时分析压实体节理迹长概率分布函数和范围;其次,通过正交试验和数值模拟的方法构造单轴压缩数值模型,选用与试验轴向应力应变曲线最接近的模拟曲线的节理力学参数,作...
为研究外旋射流成孔过程及破煤后煤渣粒径分布,根据最大拉应变理论和最大切应力理论,分析煤在剪应力和拉应力作用下的破坏准则。基于强度3.65 MPa,弹性模量185 MPa,尺寸1 m×0.8 m×0.8 m的煤相似材料,进行不同泵压下的外旋射流破煤实验;收集煤破坏后的渣体,进行粒径分析实验。结果表明:外旋射流破煤钻进速度与成孔孔径随泵压的增大而增大;在成孔...
为探究粒径和温度耦合作用对煤中瓦斯解吸演化规律,以贵州六盘水矿区17号煤层为研究对象,借助HCA高压容量法瓦斯吸附装置,开展了不同粒径和温度条件下的瓦斯解吸试验。结果表明:温度不变时,煤中瓦斯解吸量和初始瓦斯解吸量与粒径成反相关关系,粒径抑制瓦斯解吸过程;粒径恒定时,煤中瓦斯解吸量随温度升高而增加,温度促进瓦斯解吸过程;利用改进巴...
通过对3种不同煤样酸化前后的渗透率测试,分析每种煤样渗透率的变化趋势,在不同压力、温度条件下测试不同酸化时间下的渗透率,分析得出煤体酸化后渗透率随酸化时间、压力和温度变化的规律。结果表明:13#烟煤、2#贫瘦煤的渗透率优于3#无烟煤,即中低阶煤的酸化效果比高阶煤好;围压对于渗透率的影响较为明显,随着围压的增加,渗透率呈现出减小的趋势...
根据量子化学理论与有机化学理论,应用Gaussian09软件模拟了煤-CH2-官能团氧化自燃生成水、一氧化碳化学反应过程,选用B3LYP/6-311G方法,对过程中的每一步化学反应进行优化与计算,搜寻每一个可能存在的过渡态,并进行了反应路径(IRC)8计算,确认所得的每一个过渡态的真实性。最后根据分子轨道理论,进行了电荷密度计算,通过加入硫元素发现,硫元素提...
煤炭自燃特性研究是对其进行防治的基础,利用红外光谱技术对煤炭自燃特性进行了实验研究。首先挑选3个标准煤样进行红外光谱实验研究,然后对3个煤样的红外光谱曲线进行分区域对比分析,得到3个煤样光谱曲线的定性及定量变化规律。最后依据红外光谱曲线的变化规律,对预测煤样的自燃特性进行判定分析,判定结果与其它实验所得结果基本吻合。研究结果...
深部巷道围岩变形控制是深部岩土的重点课题之一,针对最大地应力方向对硐室受力和破坏形态的影响,采用深部巷道围岩破坏机理模拟试验系统进行模型试验研究。模型试验硐室采用直墙拱顶形硐室,利用应变片记录硐室围岩应变值,分别进行了最大荷载与硐室轴线成90°、60°、0°(平行)的3组试验。模型试验的研究表明:最大荷载与硐室轴线呈60°和90°时,仅硐...
为了掌握钢筋网在控制巷道围岩变形过程中自身的破坏规律,通过对钢筋网进行垂直载荷试验及数值模拟仿真计算(Ansys),得到了钢筋网在静载荷作用下的传力机制及分区承载特性:钢筋网中心“十”字拉伸区内的钢筋主要受垂直载荷导致的拉伸作用,且为主传力筋而呈现出拉伸破坏,主传力钢筋与模型边界固定的绑丝脱扣破断;局部扭曲承载区内钢筋非主传力筋,...
为分析建筑垃圾骨料-粗粉煤灰基胶结料充填体的力学性能,采用正交试验确定充填体的最优配比,进行单轴压缩、三轴压缩试验。结果表明:28 d的充填体的弹性模量平均为971 MPa,泊松比平均为0.02899,黏聚力为0.932 MPa,内摩擦角为41.23°,表明充填体承载压缩变形过程中横向变形量较小,内部具有一定的压实形变空间。通过试件的常规三轴压缩试验表明,充...
为解决焦作矿区断层突水问题,以赵固二矿11011工作面为背景,采用高密度三维地震对工作面附近断层、底板岩层等进行勘测;利用探明断层建立数值模拟,分析了工作面断层突水机理,同时提出断层立体预加固技术并进行现场实验。结果表明:从断层上盘方向回采引起的断层活化程度强于从下盘回采,结合三维地震勘探结果采用立体预加固方法能有效降低工作面断...
通过在鄂尔多斯大饭铺煤矿61114综采工作面局部带压区域进行电磁波CT法探测试验,系统地开展了一致性试验、频率等参数优化、铁器干扰试验、反演方法对比、试验成果分析以及综合推断与验证等相关研究工作,优化了鄂尔多斯地区小构造精细探测的试验、施工、处理、解译技术体系。结果表明:在鄂尔多斯地区煤层带压、小构造发育情况下,采用无线电波透...
为解决三软煤层大跨度切眼掘进和支护难题,通过分析顶板岩层的结构特点、受力特征和稳定性等主要因素,建立了顶板岩层极限跨距的力学模型,得到了顶板极限跨距的计算公式。同时,在研究切眼顶板易垮落原因的基础上,提出了L型切眼掘进技术及围岩支护技术,并用数值模拟对比分析了一次成巷、二次导硐成巷和L型切眼等3种不同开挖方式下切眼围岩变形特...
以四通煤业公司五采区变电所为工程背景,确定了较大的原岩应力、多次动压影响及不合理的巷道支护方式是导致巷道维护困难的原因。借助数值模拟软件,分析了巷道变形机理及变形特征,确定了提高巷道围岩稳定性和加强支护是解决基本顶离层和围岩破碎问题的关键。通过注浆,提高巷道围岩的自承载能力,使用强力锚杆、锚索变被动支护为主动支护,对设计的...
为解决煤矿坍塌巷道的救援难题,提出了采用顶管施工工艺的煤矿井下救援巷道掘进技术及装备,研究大开口率刀盘破碎技术,使得大部分中、小粒径岩石能够无需破碎直接被刀盘排出,提高救援速度;采用环向电机驱动方式,保证输出足够的驱动功率的前提下,尽量增大排渣腔内空间,便于人员进入机头应急操作;结合坍塌巷道的实际工况,对其排渣系统、主顶装备进...
对束管监测系统的起源进行了追溯,对束管监测系统的发展与应用进行了研究,对束管监测系统不同的气体分析仪器进行分析;探讨了井下传感器型、地面色谱仪型、地面红外分析仪+色谱仪型、井下色谱型分析仪器的技术特点,分析了各自存在的优势与存在的问题;指出了束管监测系统应立足于系统实用、应用简单、维护方便总体技术发展趋势。
为解决空气动力造穴施工造成的煤尘污染的环境问题及煤尘无法计量的技术问题,提出了一种适用于空气动力造穴施工的煤尘捕集装置,装置主要以文丘里管后接沉降室的方法实现对煤尘的捕集。通过理论计算首先得出了空气动力造穴放喷气流的最大、最小速度,并依据此速度优化了煤尘捕集装置喉管及渐扩管尺寸、入水口位置等参数;依据优化的参数制作了一套...
为彻底解决霄云煤矿井下热害问题,建立了井下集中降温系统,设计选用2套矿用防爆ZLS3300/10000型井下集中制冷机组,降温系统结构紧凑,可服务2个综采工作面和8个掘进工作面。通过测试,2个采煤工作面干球温度平均降幅分别为7.2℃和9.25℃,工作面湿度为75%左右,各项指标均达到规定要求,工作环境得到显著改善,提高了矿井职业健康水平和劳动效率。
针对现有矿用机车防爆锂电池荷电状态(SOC)估算方法累积误差大、受电池模型准确度影响等问题,提出一种以分段开路电压校正安时积分法的SOC估算方法。通过开路电压OCV校正初始SOC值,通过周期性校正克服累积误差,从而保证算法的准确性。使用专用电池监控芯片MC33771实现该算法的硬件设计。经试验,该方法适用于矿用机车防爆锂电池管理系统。
研究了CAN通讯技术在煤矿监控系统中的设计方案。通过对现有系统通讯方式的对比及存在的问题进行综合分析,阐述了新型CAN通讯的数字化设计方案;CAN通讯采用“多主”数据竞争交互模式,巡检周期更短;电路EMC设计采用隔离电源模块结合瞬态抑制二极管、亚敏电阻、气体放电管搭配使用,效果良好。
针对气动式钻机在煤矿巷道底板排渣效率低、成孔困难的问题,基于两相流态变化进行了气-液-固多相耦合排渣机理分析,并从钻渣运移动力路径的角度对成孔困难原因进行阐释。结果表明:在底板水影响下,孔内先后经历“静态-泡状流-段塞流-环空雾流”等两相流态,约75%的钻渣在泡状流与段塞流阶段以较快速率排出,剩余钻渣需在环空雾流阶段以较低效率缓慢...
针对发光二极管(LED)技术和成像通信分析技术的成熟发展,结合井下人员定位系统定位精度的需求,提出了一种基于可见光通信与摄像仪图像采集分析技术的煤矿井下人员定位方法。该方法利用井下防爆摄像仪采集LED矿灯的可见光信号图像,识别与矿灯绑定的矿井人员编码信息;利用可见光图像识别算法,确定矿井人员的位置信息,定位矿井人员。试验验证表明:...
高密度三维地震勘探对煤田小断层和隐蔽性地质体探测具有较高的精度,为煤田安全高效开采提供了可靠地的地质保障。为了将高密度三维地震勘探技术更好地应用于煤田地质勘探,从影响地震原始数据品质的角度出发,研究了煤田高密度三维地震勘探的观测系统设计方法。以淮北矿区的勘探实践为基础,详细论证了高密度三维地震勘探观测系统的覆盖次数、面元...
立井井筒垂直度检测是井筒变形监测的重要内容,但目前的激光铅垂仪难以满足深井检测需求。通过改造激光指向仪,解决了千米深井激光准直基准的长距离投垂问题,并组合利用激光接收装置、激光测距传感器等,研制了基于激光准直的井筒垂直度检测系统,研究并解决了激光光斑边缘提取与中心定位、检测系统的基准校准等关键问题。经工程测试,该检测系统方...
针对大块矸石或铁器等进入运煤输送带系统易造成输送带损伤、撕裂等问题,提出了一种Faster-RCNN+双向特征金字塔网络(Double-sided Feature Pyramid Networks,DSFPN)的运煤输送带异物识别模型,模型以深度学习目标检测框架Faster-RCNN为基础,对FPN结构改进提出了DSFPN,DSFPN通过自底向上和自顶向下2个多尺度特征融合过程来解决输送带异物的多尺度...
大柳塔煤矿活鸡兔井所开采的水平煤层属于近距离浅埋煤层群,煤层层间距一般在0~28 m之间,回采下煤层时存在过集中煤柱问题,经常会出现动载矿压、切顶现象。为了探究22煤特殊地段过集中煤柱切顶机理,以22311工作面为原型,通过分析末采期间矿压规律,建立切顶机理力学模型,计算出22311工作面来压步距为8 m,分析了回撤通道2-4联巷切顶、底鼓及片帮发...
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