煤粉壁摩擦特性的实验与模拟

为了研究仓壁材料性质、粒径对煤粉运动壁摩擦角的影响,用Jenike剪切测试仪,测试不同粒径煤试样在不锈钢板、碳钢板、环氧板3种常用仓壁材料上的运动壁摩擦力.结合Jenike松散物料流动理论,探讨了不同粒径煤试样运动壁摩擦系数的变化.结果表明:仓壁材料表面的粗糙度越大,煤粉的运动壁摩擦系数越大;材料刚度越大,煤粉的运动壁摩擦系数也越大;水分一定时,煤试样中小粒径煤粉含量越多,壁摩擦系数越大.同时,用离散单元法(DEM)对这一壁摩擦过程进行模拟研究.分析比较模拟结果和实验结果表明:数值模型能够有效模拟实验过程,仓壁材料粗糙度、刚度以及煤粉粒径对壁摩擦系数的影响规律与实验结果相同.     

煤与瓦斯突出强度预测的IGABP方法

针对传统松散式(Genetic Algorithm Based Back Propagation Neural Network,GABP)模型应用于复杂煤与瓦斯突出预测时,存在GA自身性能及模型间相对孤立等不足,提出二者优势互补的IGABP一体化模型。IGABP首先在自适应交叉、变异率等方面进行改进,以提高GA自身的性能。其次,将BP导向性训练以算子的形式引入到标准GA进化过程,实现了GA寻优搜索的随机性向自主导向性转变。BP对GA搜索到的近似最优值进行微调,GA算法的收敛速度得到提升,确定精确解的位置能力加强,同时,又避免了单一BP网络本论文易陷入局部极小值的缺点,实现了两者一体化结合。仿真实验表明,构造出的进化神经网络更能反映煤与瓦斯突出强度样本的复杂非线性关系,有效克服了传统模型的不足,其运行效率、预测精度、可靠性等方面均优于传统模型,为瓦斯智能预测提供了新的解决方案。     

低浓度煤层气多孔射流扩散燃烧的数值模拟

采用k-ε湍流双方程模型、非预混燃烧模型和P1辐射传热模型,对低浓度煤层气扩散燃烧过程进行了数值模拟。比较了不同结构形式和不同射流参数对低浓度煤层气燃烧过程的影响。结果表明:燃气喷口与燃烧空间中心轴线的距离、燃气向空气偏转角度、空气和燃气的速度比对煤层气扩散燃烧有很大影响。当燃气喷口与中心的间距为30mm,燃气向空气偏转角度为45°,空气和燃气的速度比为2时,燃烧效果较好。     

光纤传感器对煤岩体声发射的检测

为实时掌握煤岩体安全状况,将光纤Sagnac传感器应用于煤岩体的声发射检测。当煤岩体因外力或内部缺陷产生的声发射信号被光纤传感器检测到,光纤传感器输出端的输出光强便发生变化;通过对输出光强进行监测,并经傅立叶变换后得到声发射信号的频率特征。对整个系统进行计算机仿真,结果表明,该系统适用于煤岩体声发射信号的特征识别。     

丁集煤矿深部地温预测

针对丁集煤矿矿井高温热害严重的问题,采用井下炮眼温度测定方法,测量地温;借助有限元ANSYS的热耦合分析程序,模拟岩巷和煤巷调热圈,修正矿井地温,确定地温梯度．预测该矿深部地温。结果表明,该矿-500m水平以上、以下的地温梯度分别为3．5、4．0℃／hm;采煤层深度为一600m以下的地温在38℃以上,属于二级热害区。该研究可为矿井深部降温提供数据参考。     

张双楼矿区山西组的沉积环境

为了解张双楼矿区含煤岩系的沉积环境,根据钻孔资料及井下勘探资料,分析了张双楼矿区山西组的沉积特征。结果表明,该矿区山西组形成于以潮下带—潮坪环境、三角洲、曲流河为序的过渡相沉积环境中;沉积地层较稳定,南部、西南部以砂岩为主,北部以泥岩为主,碎屑物由南向北搬运;7、9煤为主采煤层,沉积较稳定。该研究为认识该矿区煤层的赋存规律、确定开采方案等提供了理论依据。     

转型期煤矿安全事故高发频仍的社会结构分析

我国进入经济社会转型期以来,矿难死亡人数总量和事故起数大大多于改革前,近年来,安全生产形势有所好转,但事故发生的潜在动因仍然存在。主要原因在于煤矿系统"国家(政府)—市场—社会"三者之间及关联的"权力—资本—劳动"三者之间的结构性失衡(安全结构失衡),即呈现出"强市场—弱制度—弱社会"、"强权力—强资本—弱劳动"的格局。因此全面遏制矿难,就需要调整安全结构,加强安全建设,即推进安全法治、安全民主、安全公正和安全文化建设,促进安全发展。     

时变渗透特性的底板中水渗流过程分析

为了研究变渗透特性围岩中水渗流的稳定性,建立了一种渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数按时间的反正切函数变化的渗流系统动力学模型.利用数值方法讨论了渗流速度的演化规律,论述了突水是否渗流失稳的表现.研究表明:由于非Darcy流β因子恒为正值,渗流系统总是稳定的;当渗透特性随时间变化时,渗流速度从一稳定值平滑地过渡到一新的稳定值,新的稳定值与原稳定值之比可以增大到几万至几百万倍,但是总是有限的;突水是岩层结构破裂引起的渗流速度快速或急剧变化,但渗流速度不可能无止境地增大,即渗流不可能失稳.用渗流失稳解释突水是不合理的.     

巷道耦合支护优化设计

采用改进型空心包体应变计,对平顶山八矿进行了地应力的实际测量,并得到矿区地应力测试结果和分布规律;得出了计算区域初始地应力场相应的应力回归公式,并且分析了矿井地应力的分布特征.在此基础上,用有限元法经过对比分析,对平顶山八矿"二水平戊二回风上山"通风巷道进行了优化分析和耦合设计,并对优化前后巷道进行有限元数值模拟.结果表明,在已知地应力基础上对巷道的优化设计可以到达令人满意的效果,做到有的放矢.     

条带开采煤柱合理宽度的确定方法

条带开采是"三下"开采中的一种重要采煤方法。合理条带煤柱宽度的留设不仅能提高煤炭采出率,而且能有效地保护地面设施。文中通过对煤体极限强度和煤柱屈服区宽度模型的分析,推导出条带煤柱合理宽度留设的计算公式,确定出了在煤层地质条件参数M,H和煤岩物理力学参数γ,φ,c,μ一定的条件下,条带采宽D是影响条带煤柱合理宽度留设的主要且可控参数,并运用于工程实践,取得了较好的效果。