不同磁化抑尘剂对煤粉润湿性影响规律的实验研究

针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,得到抑尘剂种类、浓度与磁化强度对煤粉的润湿性规律。结果表明:未经磁化的高于临界胶束浓度值溶液对煤尘的润湿能力变化不大,阴离子表面活性剂溶液对煤样的润湿能力强于非离子表面活性剂溶液和阳离子表面活性剂溶液;磁化强度为500 mT的磁化溶液对煤尘润湿能力达到最佳效果。     

单液滴介观润湿行为理论模型与动态特征

为从介观尺度考察液滴在固体基面的铺展特性,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),在D2Q9物理模型中,通过离散速度和作用力,建立单个液滴动态润湿二维模型;利用上述理论模型,结合解析解,验证模型准确性,进一步引入无量纲参数Bond数,表征重力与表面张力相对大小对液滴润湿轮廓的影响,定量分析气-液界面参数和壁面属性对接触角和铺展系数的影响特征。研究结果表明：终态接触角和铺展系数由固体基面固有润湿属性和表面力决定;势能和表面能的相互转化是液滴实现动态润湿的关键,介观尺度下液滴特征半径不大于25时,液滴越大,终态接触角越小,铺展系数越大,一旦超出区间临界值,终态接触角和铺展系数将趋于定值;固体基面属性越大,则亲水性越强,终态接触角越小,液滴越容易铺展;气-液界面属性的绝对值越大,则表面张力越小,铺展系数越大,润湿效果越好。     

煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿性的影响研究

为明确煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿能力的影响,以径长范围为小于74、74～104、104～147μm的3种红柳煤样为研究对象,开展沉降试验。选取十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(FMES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC)和辛癸基葡糖苷(APG)5种表面活性剂,将其以质量比1∶1两两复配成10种复配组合,分别对单体和复配溶液作沉降试验,探究不同粒径煤尘在复配溶液和组成它们的表面活性剂单体溶液中的沉降速度变化特征。结果表明：煤尘粒径不会影响表面活性剂之间的协同润湿作用,但会影响表面活性剂之间的协同润湿程度;不同复配组合之间的润湿能力强弱不因煤尘粒径改变而变化;相较小粒径煤尘,复配溶液质量分数提高对大粒径煤尘润湿能力的提升更为明显;SDS与JFC复配组合对不同粒径煤尘均有很好的润湿效果,通过表面活性剂处理前后煤样的红外光谱分析推测,SDS与JFC能够协同提高煤尘的润湿性。     

新型表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能研究

研究一种自制的聚醚改性硅油类新型表面活性剂(代号JCS-001)溶液对煤尘的润湿性能.Walker实验结果表明,JCS-001溶液润湿煤尘的能力非常强,尤其在临界胶束浓度(CMC)范围内,其润湿性能均大大优于SDBS和TX-100;同时研究了加入氯化钠以及与SDBS或TX-100复配等因素对JCS-001溶液润湿性能的影响,实验结果表明,当JCS-001与SDBS以3:2复配(总浓度为0.5g·L-1)时,所得混合溶液对煤尘的润湿效果达到最佳,最大润湿速度为9.84 mg/s.     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响*

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明:化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

不确定性条件下煤尘职业健康损害评价方法及应用

为获得更为合理的煤尘健康损害评价结果,并辨识对健康损害影响较大的因素,基于蒙特卡罗模拟和传统的确定性健康损害评价方法,构建煤尘通过吸入途径的概率风险评估模型;运用该模型定量评估某煤矿采煤工作面、掘进工作面、锚喷作业点和转载点等4个工作面煤尘的健康损害水平,并对各参数进行敏感性分析。结果表明:该煤矿各工作面煤尘健康损害服从对数正态分布,掘进工作面煤尘职业健康损害最大,采煤工作面和锚喷作业点次之,转载点煤尘职业健康损害最小;在与煤尘健康损害相关的各参数中,暴露周期、暴露时间、呼吸速率和煤尘浓度,对评价结果的影响较大;该优化模型对解决煤尘职业健康损害评价中不确定性问题具有可行性和有效性。     

煤尘爆炸火焰传播特性因子分析与BP网络组合预测研究

为研究煤尘爆炸火焰传播规律,利用因子分析和BP网络定量预测煤尘爆炸火焰传播特性,探究工业分析指标、煤尘着火特性、环境因素和物理因素对煤尘爆炸火焰传播特性的影响。选取40个煤样,通过改造试验激波管体,实现25 m内煤尘爆炸火焰传播特性测试。将前30个煤样因子得分作为输入变量、火焰传播特性数据作为输出变量,同时添加附加动量进行BP网络训练。结果表明,煤尘爆炸火焰传播特性预测误差小于5%,网络训练预测成功,基于因子分析的网络预测精度得到提高。     

不同煤质煤尘层最低着火温度特性及其影响因素研究

为研究不同煤质的煤尘层最低着火温度特性及其影响因素,选取褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤8种不同变质程度的煤尘样品,测试分析8种煤尘层的最低着火温度及最低着火温度工况下煤尘层着火类型、着火时间,并研究了粒径和煤尘层厚度对煤尘层最低着火温度的影响。结果表明,随变质程度由褐煤逐渐增大,最低着火温度T_L由290℃不断增大。褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤为a类着火,其着火时间较为接近,均值为19. 5 min,而焦煤、瘦煤和贫煤为c类着火,着火时间均值为11 min,表明随变质程度增大,虽然TL增大,但着火时间明显缩短。通过分析最低着火温度工况下不同煤质的温度T-时间t变化情况,认为褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤煤尘层温度曲线中出现明显上下波动现象,是因为煤尘层厚度有限,无法长时间积聚能量。通过构建TL与粒径r、煤尘层厚度d的三维空间拟合模型,发现粒径小、厚度大的煤尘层具有更大的着火敏感性和爆炸潜伏性,更应加强防范。     

新型高分子煤尘阻燃剂问世

煤尘是长期困扰煤矿安全生产的重大灾害之一，不但易发生爆炸，长期吸入还会导致尘肺病。尘肺病已成为我国头号职业病。为降低煤尘危害、保护煤矿安全生产，山东科技大学教授谭允祯、副教授杨静等人组成的课题组在深入研究煤尘物理化学特性和润湿机理的基础上，经反复实验，成功研制出一种新型煤尘阻燃剂。     

生物型表面活性剂在煤表面润湿吸附规律研究

为了探讨生物型表面活性剂溶液在煤表面的润湿吸附规律,选定茶皂素、蔗糖酯、无患子和脂肽这4种结构性能不同的生物型表面活性剂作为研究对象,通过对4种溶液在煤表面接触角和表面张力进行测定,研究这4种生物型表面活性剂在煤表面的铺展系数、黏附功、黏附张力等润湿吸附参数。研究结果表明:脂肽的表面张力、接触角和黏附功均低于其他3种溶液,而其铺展系数高于其他3种溶液,说明脂肽在煤表面的润湿吸附性要强于茶皂素、蔗糖酯和无患子,但是黏附性则低于茶皂素、蔗糖酯和无患子。脂肽对煤体的润湿吸附性能优于另外3种生物型表面活性剂。     

基于人工神经网络的储罐区泄漏源实时定位技术初步研究

本文建立了基于误差反向传播算法（BP）的多层感知器（MLP）结构的神经网络进行储罐区泄漏源的实时定位，提出了现场传感器阵列优化布置的原则，设计了输入空间和解空间，应用计算机仿真获得的泄漏浓度场对建立起来的神经网络进行了训练，并成功进行了验证，分析了隐层节点数、权值和阈值的取值范围和符号、学习因子等因素对网络性能的影响。研究表明利用神经网络的非线性映射能力对储罐区泄漏源进行实时定位是可行的，单隐层的MLP可以被训练来反向分析泄漏浓度场。     

煤体注水湿润半径预测的神经网络模型

合理的注水半径一直是煤体注水防尘技术中难以确定的参数。笔者基于对影响煤体注水半径因素的分析和神经网络理论的原理之上 ,设计网络模型为 3层 ,输入层为 7个节点 ,应用BP网络算法 ,建立了煤体注水湿润半径的预测模型 ,并对其参数进行了讨论。然后 ,用平顶山矿务局和水城矿务局 13个矿 19个回采工作面的统计资料对BP网络进行自适应学习 ,并取η =0 .9,α =0 .82 ,控制网络总误差E≤ 10 6。经过 2 12 34次迭代后 ,网络趋于稳定。用训练好的网络对平顶山矿务局的某矿的 3层煤的注水湿润半径进行预测 ,预测结果与实测值很接近。其误差分别为 0 .5 %,0 .6 %和 0 .7%。     

基于BP神经网络的污水格栅间气体监测*

为实现对城市污水泵站格栅间内H2S和CO有害气体浓度实时准确监测分析,设计气体传感器阵列监测系统,建立单隐层BP神经网络模型对气体浓度样本进行训练,确定网络隐含层数为9,训练函数为traindm,模型优化后输出的H2S和CO气体浓度与实测值的平均相对误差分别为1.3%与0.4%。研究结果表明:采用BP神经网络模型对传感器阵列采集到的样本数据进行训练,可提高其测量精度,提升精度范围在57%~75%之间,能够满足对污水泵站有害气体监测的基本要求,所建立模型表现出良好效果。研究结果可为污水格栅间有害气体监测提供新方法。     

不同挥发分煤尘层最低着火温度变化规律研究

针对煤化工等行业的沉积煤尘热自燃问题,运用煤尘层最低着火温度测试系统,研究了不同挥发分煤尘层的着火状态、不同挥发分及不同厚度煤尘层最低着火温度的变化规律。结果表明:煤尘层厚度为5 mm时,挥发分质量分数大于35%的煤尘在较低温度便出现着火现象,肉眼很容易观察到火星的出现,温度曲线波动剧烈,而对于挥发分质量分数小于15%的煤尘,通过煤尘层内部"温度达到450℃"来判断其着火;在灰分质量分数相当的情况下,煤尘层最低着火温度随挥发分增加呈严格递减的趋势变化;得到了煤尘层厚度和最低着火温度的函数关系式,通过试验得到了挥发分质量分数为37.45%煤尘的重要常数M和N。     

基于PCA_Fuzzy_RF模型的煤层底板突水预测

针对煤层底板突水问题,提出了基于主成分分析、模糊数学和随机森林的一种新预测模型。首先通过主成分分析将6个影响因素(水压、采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角、断层距工作面距离)进行降维,提取4个主成分因子,其次对主成分因子进行模糊化,作为随机森林模型的输入变量,建立基于PCA_Fuzzy_RF的煤层底板突水预测模型。利用华北矿区实测资料的50组数据作为PCA_Fuzzy_RF模型的训练数据,10组数据作为测试数据,并将预测结果与BP神经网络及Fisher模型进行对比分析,结果表明,PCA_Fuzzy_RF模型的误判率为0,适用于解决煤层底板突水问题。     

煤岩混合型粉尘云最低着火温度试验研究

为研究半煤岩巷道中岩粉质量分数和煤的挥发分与煤岩混合型粉尘云最低着火温度的关系,选取挥发分差异较大的5种煤样以相同比例配制煤岩混合型粉尘,利用粉尘云最小点火温度测定仪进行煤岩混合型粉尘试验。结果表明,当煤岩混合型粉尘中岩粉质量分数低于40%时,岩粉的混合会导致混合型粉尘云最低着火温度发生小幅度波动;当岩粉质量分数高于40%时,煤岩混合型粉尘最低着火温度会随岩粉质量分数的增加而大幅度升高;挥发分质量分数越小的煤粉,其混合型粉尘云最低着火温度越容易受岩粉质量分数的影响。     

基于PCA-BP神经网络的多股铜导线 熔痕定量金相识别方法研究

为实现火灾现场中多股铜导线熔痕的自动识别,采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)神经网络算法对四种多股铜导线熔痕(一次短路熔痕、二次短路熔痕、过负荷熔痕和火烧熔痕)的金相组织进行了识别研究。利用Image-Pro Plus 6.0和Axio-Imaging软件获取每种熔痕30组17维金相组织参数数据,采用PCA对四种熔痕共120组数据降维,获得前6个主成分得分矩阵,建立具有6个输入层节点,10个隐层节点和4个输出节点的神经网络模式识别模型。随机抽取每种熔痕的20组样品的主成分得分矩阵作为训练集,将每种熔痕的剩余10组主成分得分为测试数据,输入最终训练完成的模型进行识别,其识别准确率达到92.5%。实验结果表明采用PCA+BP神经网络的算法,可以较好地实现多股铜导线熔痕识别,为火灾物证鉴定工作提供了有力的工具。     

BP和Elman神经网络在砂土液化预测中的研究

基于砂土液化的影响因素具有非线性关系,而神经网络模型能够逼近任意非线性函数和适合于动态系统辨识的特性,分别建立输入层为4,隐含层神经元为2,输出层为1的三层BP神经网络和Elman网络,并且通过matlab软件运算,实例比较得出Elman模型比BP模型收敛速度快、精度高,在砂土液化的预测中效果更好。     

皮带巷粉尘浓度分布规律及全自动气水调节雾化除尘系统

鉴于传统的输煤皮带巷雾化除尘系统不能根据煤流高度自动调节雾化程度,难以达到预期除尘效果,以同忻煤矿输煤皮带巷为研究对象,基于COMSOL Multiphysics建立了输煤皮带巷煤流扬尘模型,研究了输煤皮带巷煤流高度对粉尘运移、分布的影响,继而设计了基于超声波物位传感器等多种传感器和V形调节电动球阀联动的气水调节雾化除尘系统。结果表明:在巷道高度1.5 m以上,煤流厚度越大,同一位置处的粉尘质量浓度越大,且以呼吸性粉尘为主,同时,在巷道走向沿程上,从风流入口处至下风向30~40 m范围内,粉尘质量浓度快速增长,污染严重;全自动气水调节雾化除尘系统可使呼尘质量浓度最高下降93.57%,具有良好的可行性和应用推广性。     

基于小波神经网络的事故隐患危险性评价

提出了基于小波神经网络的事故隐患危险性评价方法,建立了小波神经网络模型.以事故隐患危险性评价指标为输入节点,以评价结果作为输出节点,对兴隆庄煤矿的安全状况进行了评价,比较误差得出此方法优于BP网络评价.