高温矿井风流温度和湿度预测及其程序编制

分析了不同外界条件下巷道围岩与风流的不稳定换热系数的理论计算方法.讨论了存在不同壁面粗糙程度的巷道中围岩或煤壁氧化散热及其对风流温度的影响.然后以热力学中热质交换理论为基础,建立了单风路矿井巷道沿程风流温度、湿度的预测计算的理论以及数学模型,并编制了井下巷道风温分段计算的计算机程序.最后将该计算机程序应用于实际现场中,得到的计算结果与实测结果吻合,检验了该计算机程序的可靠性.     

温度校核法确定高温矿井工作面最大允许产量

随着深部矿产资源的开发和机械化生产的集中,井下空气温度不断升高,高温矿井工作面空气温度是否超限是决定矿井生产能力的重要因素之一。以《煤矿安全规程》中有关采掘工作面气温规定为限制条件,建立了确定采煤工作面最大允许产量的方法,并将其应用于东滩煤矿实际生产,收到了良好的效果。     

矿井通风网络的多种群自适应粒子群算法优化研究

针对矿井通风网络分支风量优化问题,以矿井通风网络的总功率最小为目标,结合矿井模型中风量平衡方程、风压平衡方程、分支阻力方程以及风机特性曲线方程等约束条件,提出一种多种群自适应粒子群优化算法(MA-PSO)对矿井通风网络实现寻优。首先对随机生成的种群进行初始化预处理,将适应值从高到低排序,然后以预处理后的局部最优解为圆心,以局部最优解与其他粒子的欧式距离的平均值为半径,将种群划分成五个子种群,接着在速度更新公式中引入拓扑项和种群交流因子,以种群为单位在求解空间中搜索,保障种群的多样性,从而加快种群进化和算法收敛速度;最后采用自适应权重和冗余粒子初始化淘汰策略,提高算法搜索能力和学习能力。仿真结果表明:该算法具有较好的多模态寻优率、更快的收敛速度和更高的收敛精度,优化后通风系统消耗的总功率较之前相比下降26. 78%,节能效果显著。     

瓦斯抽采钻孔非凝固材料性能与智能封孔装置研究

为了解决已有瓦斯钻孔封堵技术中固态封堵材料无法封堵次生裂隙、导致瓦斯抽采后期抽采效果急剧下降的难题,提出了一种操作简单、成本低廉、提高钻孔密封效果的瓦斯抽采钻孔密封方法,即通过注浆泵带压注浆的方法将一种非凝固的半流体封孔材料注入2段膨胀封堵材料形成的密闭空间内对煤岩裂隙进行封堵,同时为了配合非凝固浆液在井下需要长期保压的需求,研发了智能控制瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔系统,这套系统通过对抽采瓦斯钻孔封孔状况进行自动监测,可以在钻孔压力下降到一定数值后自动补浆,形成动态持续封堵机制。重点介绍了研制的非凝固材料成分,主要有钠基膨润土和高岭土构成,还添加了粉煤灰,三聚磷酸钠和硅酸盐水泥材料。通过测试不同水灰比范围为5∶1至20∶1的浆液的流动度、析水率的变化情况,得到4组符合要求的非凝固材料浆液水灰比,分别是8∶1、10∶1、12∶1和14∶1,最后通过测试这4组水灰比浆液在纱网中的滞留百分比,确定了非凝固材料在井下使用的最佳水灰配比为10∶1,同时对研发的智能瓦斯封孔系统也进行初步介绍。在城郊煤矿的应用结果表明:使用该技术,钻孔瓦斯抽采浓度比原有水泥基材料封孔提高了62%,同时抽采时间延长2倍。证明该工艺技术具有良好的应用前景。     

Matlab6.5在通风优化中的模拟应用

在矿井通风优化中,会遇到矿井通风网络与矿井运行主扇是否匹配的问题。本文就是利用工具matlab6.5使矿井通风总阻力与矿井运行主扇有机衔接起来,迅速准确地找到风机工况点,并在绿水洞煤矿得到了很好的应用和验证。     

膨润土基封孔材料界面改性及长效封孔功能研究

针对煤矿瓦斯抽采平均浓度低、持续时间短的技术难题和工程实践的现场需求,选择机械改性法、有机活化改性法等界面改性方法,以膨润土为基础材料,提高保水性、稳定性和触变性,研发得到瓦斯抽采钻孔液相封孔材料。采用“液封气”思想实现全周期触变封堵新生裂隙。现场应用结果表明：新材料封堵效果良好,平均抽采浓度41.66%,较传统材料提高15.27%,浓度衰减系数降低48%,补浆提升系数提高22%,可实现废孔利用。     

矿井密闭空间内气体浓度变化模型及其模拟分析

受外界大气压力变化的影响,矿井密闭空间出现"呼吸冶现象,造成密闭空间内各种气体浓度发生变化。归纳了影响矿井密闭空间内各种气体浓度变化的主要因素,并进行了相关定性分析;在综合考虑主要影响因素的前提下,采用理想气体状态方程与质量守恒关系式,推导了密闭空间内各种气体浓度随时间变化的数学模型;通过假设的各种不同初始条件的算例,对模型的模拟计算结果及输出进行了分析与验证。分析结果表明,该模型具有形式简洁,适用性强,求解速度快,计算结果精度高等优点,是辅助考察密闭空间内气体变化规律的有效方法。     

基于灰色聚类分析—模糊综合评价的矿井通风系统综合评价

在广泛调查分析影响矿井通风系统运行的主要因素基础上,采用多目标决策的原理和方法,构建了矿井通风系统综合评价指标体系。利用灰色系统理论中的灰色聚类分析和模糊综合评价方法,建立了矿井通风系统综合评价模型,从而定量化地解决了矿井通风系统通风效果的评价等级。以唐山沟煤矿为例对其进行了评价,通过该评价方法得到的结果与现场实际情况完全一致。     

煤低温氧化耗氧速率影响因素及灰色关联性分析

煤低温氧化是一个复杂的动态过程,为准确研究煤低温氧化过程中的影响因素,通过设计对比实验,研究了温度、粒径和氧浓度对耗氧速率的影响;并通过灰色关联度分析法对实验数据进行定量分析,分别计算了温度、粒径和氧浓度三者与耗氧速率的关联度,结果表明:粒径与耗氧速率的关联度系数最大,氧浓度次之,且两者较为接近,温度与耗氧速率的关联度数值最小。     

瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔技术应用研究

针对煤矿瓦斯抽采钻孔周围煤岩体裂隙易受采动影响变化的特点,为了提高瓦斯抽采钻孔的抽采效果,开发了瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔技术,采用具有良好的流动特性及固态封堵的能力的非凝固恒压浆液材料封堵钻孔,实现了瓦斯抽采钻孔动态封孔。该技术在河南正龙煤业城郊煤矿工作面应用表明:瓦斯平均抽采浓度从20. 4%提高到46. 88%,提高了2. 3倍。该技术避免了常规封孔材料的缺点,解决了瓦斯抽采过程中新生裂隙难以封堵的问题,可以有效提高瓦斯抽采效果,降低工作面瓦斯浓度。