井巷巷道围岩调热圈温度场分布模型及影响因素分析

开展对热害矿井的治理,基础工作是对矿井巷道周围的温度分布进行掌握,其中又以围岩调热圈的研究最为重要。本文对井巷围岩调热圈及围岩在通风条件下的散热规律进行了分析,建立了相应的数学模型来推导调热圈半径和温度场;以三河尖矿的巷道围岩调热圈为具体实例,对影响围岩调热圈半径及边界大小的若干个物理参数进行了研究。结果表明:不同区域内的调热圈半径不同,其中其半径的形成与通风时间因素的影响最为密切。测试的结果对该高温深井进行通风量控制以及热害防治有指导意义。     

巷道围岩调热圈分布特性研究:以羊场湾煤矿为例

为了研究矿井巷道围岩温度场的分布情况，首先在羊场湾煤矿13采区回风下山937高程附近，利用深孔测温技术测定围岩温度，同时测定具有代表性的岩石热物性参数；然后利用COMSOL软件建立数值模型，模拟巷道围岩的温度场；最后通过改变通风时间和风流特性，分析其对该巷道调热圈温度场的影响。结果表明：通过深孔测温可知该巷道原始岩温为28.3℃,调热圈半径为32 m;通过数值模拟可知：其调热圈半径为30.9 m,与实测结果误差为3.4%。随着巷道通风时间的延长，围岩的扰动范围不断增加，围岩温度不断降低，且温度降低速率逐渐变缓；随着风流温度的降低，围岩温度也逐渐下降，且越靠近巷壁的围岩受风流温度的影响越明显；随着风流速度的增大，围岩温度会逐渐下降，当风速大于4 m/s时，围岩温度趋于稳定。     

巷道围岩温度分布及调热圈半径的影响因素分析

分析了巷道壁面水分蒸发情况下通风时间、岩石的热物理性质、巷道几何尺寸、巷道风流与围岩壁面的对流换热系数、壁面湿度系数与风流相对湿度的变化对围岩温度分布及调热圈半径的影响。随着通风时间的延长 ,围岩冷却范围逐渐向围岩内部推移 ,推移速度逐渐降低 ;巷道壁面水分蒸发和风流相对湿度对靠近壁面处围岩温度分布影响很大 ,但对深部围岩温度分布的影响逐渐变小 ,所以对调热圈半径的影响很小 ;岩石导温系数对调热圈半径及其内部的温度分布影响较大。巷道壁面风流与围岩的换热系数和巷道的几何尺寸对巷道围岩的冷却范围影响非常小。     

周期性风温下矿井巷道围岩换热教学实验装置研制*

为开展矿井热害防治的实验教学,设计并搭建周期性风温作用下巷道非均质围岩换热实验装置,能直观展示高温围岩各岩层的温度变化。利用实验数据可计算出巷道壁面热流密度,进而定量估算巷道围岩的散热量。结果表明:周期性风温通过后,模拟巷道围岩体各处温度随时间也呈简谐波变化;对于非均质的围岩体,导热系数越大的岩层,周期性风温的调热能力越强;巷道壁面处的热流密度也呈周期性变化,但围岩体总体表现为散热,且散热量随时间快速减小,并最终稳定在1.3×104 kJ/m2。     

不同隔热材料下的深井巷道隔热降温模拟研究

为解决煤矿开采深度不断延伸带来的热害问题,揭示深井巷道温度场分布特征,选用5种矿用隔热材料开展深井巷道隔热降温模拟研究,分析不同厚度隔热层、不同围岩初始温度对围岩温度场、调热圈半径及巷内风流温度变化的影响,并探究隔热层附近围岩温度场的演变特征。结果表明：添加泡沫混凝土的材料隔热性能最佳,经济成本最低;隔热层选用导热系数较低的隔热材料有助于提高隔热层的隔热效果,5～10 cm为最佳隔热层厚度;温度场与围岩层、锚喷层、隔热层在空间上分布一致,隔热材料导热系数与巷道围岩的温度梯度呈负相关,隔热层厚度、原岩温度与巷道围岩温度梯度呈正相关,隔热材料、隔热层厚度和原岩温度对调热圈半径有一定程度的影响,相比无隔热层巷道,巷道隔热和降温效果显著。     

矿井巷道对流换热系数的现场测定

对流换热系数是计算围岩壁面与风流之间热交换量的重要参数。根据矿井风流与围岩热湿交换理论,提出测算井下巷道平均对流换热系数的方法。并在现场进行实测,通过对实测结果的回归分析,得出U型钢支护、断面形状为半圆拱以及工字钢支护、断面形状为梯形的巷道平均对流换热系数的简化计算式。并且当风速一定时,U型钢支护、断面形状为半圆拱的巷道平均对流换热系数值比工字钢支护、断面形状为梯形的要小;在这两种巷道条件下,其平均对流换热系数都随平均风速的增加而增大。     

潮湿巷道风流温度与湿度变化规律分析

通过对矿井风流与围岩热湿交换理论的研究,提出理论上更可靠的风流温、湿度计算方法,编制了模拟解算矿井风流与围岩热湿交换的计算机程序,解算出潮湿巷道风流温度及湿度的变化规律,并分析通风时间、湿度系数等参数对风流温度及湿度变化规律的影响;沿风流流动方向,风流温度及湿度不断增加;巷道风流温度及湿度随着通风时间的增加而不断减小,通风时间越长减小的幅度越小;围岩壁面湿度系数对风流温度及湿度的影响较大,其他参数不变时,壁面湿度系数越大,风流温度越小,风流湿度越大。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

基于矩形巷道应力特征点的空间数据分析

为得出矩形巷道围岩应力空间分布特征,将复变函数理论推导得出的曲线坐标应力分量转换为巷道所在平面的直角坐标应力分量,采用Matlab软件对巷道应力特征点的空间数据进行分析,得出了巷道围岩应力场分布直观图。并考虑了侧压系数、高宽比及巷道断面尺寸等对围岩应力场的影响,结果表明,应力峰值随侧压系数的增大而增大。应力峰值出现在矩形巷道的四角上,与侧压系数、高宽比、巷道断面面积无关。侧压系数大于1时,顶底板水平应力和最大主应力均随侧压系数增大而增大,两帮垂直应力随侧压系数增大而减小;垂直应力峰值、两帮垂直应力随高宽比增加而减小,顶底板的水平应力和最大主应力随高宽比增加而增加。围岩应力变化规律与巷道断面面积无关。     

有热源巷道风流温度分布非稳定模型及数值计算

针对矿井有热源巷道中风流温度分布非稳定计算问题，通过通风巷道存在放热源-对流-扩散-热交换的非稳定温度传播方程，建立一维有限元数值模拟求解方法的数学模型，讨论按放热强度（2类热流量条件）的热源项处理算法，给出有热源通风巷道风流初始温度均匀分布与非均匀分布的定解条件，并编写计算机仿真程序进行求解计算。结果表明:在起点27 ℃-热源300 kW和起点32℃-热源100 kW的不同边界条件和热源强度下，有热源通风巷道中温度分布的非稳定传播过程；数值解收敛准则用Peclet数来衡量，取Pe<2作为收敛条件，程序中根据Peclet数自动加以判断，算例中剖分单元长度1.5 m，模拟时间步长取2 s不发生振荡。实现了巷道中风流各点的温度和温度分布随时间的变化过程的描述，为矿井系统多设备热源散热计算及热害防治设计提供基础算法。     

基于机器学习的侵财类案件危害程度分析

为了进一步分析侵财类案件的危害程度,以抢劫、抢夺和盗窃3种典型侵财类案件为例,利用ZS市2008—2014年的犯罪数据与统计年鉴数据,提取“发案时间”“发案地域”“选择时机”“选择处所”“选择对象”“人均地区生产总值”“职工月平均工资”7个特征,建立基于多种机器学习分类算法的侵财类案件危害程度预测模型,并进一步开展预测结果的分析研究。研究结果表明:梯度提升决策树（GBDT）算法性能最优,危害程度预测准确率达到了0.88;在抢劫案和抢夺案中,一般和重大的案件容易发生在繁华地带,特大案件容易发生在其他处所;侵财类案件倾向于在工作日的城区中发生,发生的危害程度大多为一般;提出的侵财类案件危害程度预测模型可为侵财类案件的风险评估及警务资源优化配置工作提供方法支持。     

基于FDS的风速对矿井火灾蔓延规律的影响研究*

为研究不同风速与火源功率共同作用下矿井火灾蔓延规律的变化,以安源煤矿378工作面为研究对象,建立FDS矿井巷道火灾全尺寸模型,设置火源功率分别为3,6 MW,风速分别为0.25,1.25,2.25,3.25 m/s的8种工况。研究结果表明:相同风速下,巷道内温度及相同位置CO浓度值随火源功率增大而升高,巷道内能见度随火源功率增大而降低,且火源功率越大,能见度降到零的火灾区域越大;相同火源功率下,巷道内温度及相同位置CO浓度值随着风速增加而升高,能见度随风速增加而降低;火灾蔓延速率与风速成正比,风速的增大加速下风向火灾的发展,但会减缓上风向火势的蔓延。     

纳米材料对生物体的毒性研究

运用Einstein第一扩散公式和沉降公式,半定量、定量地说明纳米粒子沉降速度大约是微米粒子的千万分之一,更易悬浮在大气和溶液中,被生物体通过呼吸系统和循环系统所吸收;运用范德华力引起的相互作用势能公式,半定量地说明纳米粒子比微米粒子更容易吸附和团聚,通过大气中粒子转化、水体及土壤中的迁移传播等途径,由食物链富集到生物体内。可见,纳米粒子要比微米粒子的毒性更加严重,更能影响生物体的健康。同时,从纳米材料毒性影响因素对生物体的作用上看,纳米粒子也是严重影响着生物体的健康,给生物体带来极大的危害,并根据纳米材料的毒性研究结果为今后纳米技术的良性发展提出了新的方向。     

基于风险的特种设备使用单位分类监管应用研究

为提高特种设备安全监管效率,缓解设备数量增长与监察力量不足之间的矛盾,基于风险管理理论,提出在风险评价的基础上对特种设备使用单位实施分类监管。在前期特种设备使用单位风险评价体系研究的基础上,结合2011年、2012年的试点应用情况,对风险评价体系的具体评价流程、结果及科学合理性进行了研究。结果表明:C类使用单位的数量依然占据近一半的数量,需引起监管部门的高度重视;同时验证了风险评价体系科学合理、可操作性强,能够有效指导全国分类监管工作的开展。     

降雨入渗对基坑工程安全性影响的研究

很多市政工程以及基坑工程在降雨入渗后 ,出现滑坡等事故 ,本文应用非饱和土壤水分运动基本理论 ,建立了降雨入渗模型并编制了计算程序。在计算模型中 ,考虑了降雨过程中土壤入渗能力的变化 ,在此基础上 ,采用非饱和土强度理论 ,编制了可考虑基质吸力影响的边坡安全系数计算程序 ;讨论了降雨强度、降雨持续时间、土壤初始含水量和土的渗透系数等参数对降雨入渗及边坡安全性的影响。     

水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后 ,提出了施工期路基表面防护的建议     

基于TCT的平面交叉口安全评价方法研究

事故率法是评价平面交叉口交通安全水平常用的方法之一,但因其存在基于事故统计方法固有的因事故的稀有性而使评价周期过长、因事故统计的不完全性致使评价结论欠真、缺乏事故严重性程度的考虑等缺点。笔者针对事故率法评价交叉口安全水平存在的上述问题,在概要介绍交通冲突技术并对交通冲突技术的有效性进行分析的基础上,提出了使事故率法与交通冲突技术相结合,用交通冲突代替交通事故改善交叉口事故率法的理论设想。进而,结合质量控制法,研究了同类型交叉口的交通冲突率的临界值的确定,提出了基于交通冲突技术和交叉口交通冲突率的评价方法。     

建筑施工现场坍塌事故调查研究

我国建筑安全事故频频发生,伤亡人数仍居高不下,给国家经济和人民生命财产造成了重大损失。坍塌事故的危害性很高,有效防治坍塌事故对预防建筑施工安全事故有着十分重要的意义。运用图形直观地介绍了2003—2009年我国建筑业坍塌事故伤亡情况的变化,运用相关分析的方法,通过对2009年来所发生的坍塌事故类型的数据分析,探讨了不同类型坍塌所占比例,坍塌事故发生的原因,并有针对性地提出防止坍塌的对策,以期达到有效预防坍塌事故的目的。     

采空区瓦斯涌出的回采速度效应分析

为了深入了解煤层开采时工作面回采速度对采空区瓦斯涌出的影响,提高矿井采空区瓦斯治理能力,保障矿井安全生产,通过建立数学模型并采用COMSOL有限元分析软件建立不同回采速度采空区瓦斯涌出模型,开展数值模拟试验,研究不同回采速度下采空区瓦斯涌出规律及分布情况。结果表明:不同回采速度下采空区相同深度的瓦斯浓度呈梯度增长;通过对现场采空区回采速度数据进行归类平均后,降低其他因素对采空区瓦斯涌出的影响后,采空区瓦斯涌出量与回采速度线性相关性从0.60提高至0.94,表明回采速度越快,采空区瓦斯涌出速度越快,采空区瓦斯涌出量越大。研究结果揭示了煤层开采过程中回采速度对采空区瓦斯涌出的影响规律,为现场优化回采速度及抽采参数提供了理论指导。     

基于SEM的医院安全脆弱性研究

为准确衡量医院的安全水平,分析医院安全脆弱性影响因素及其关系,首先提炼出基于4个指标,26个因子的医院安全脆弱性概念模型;然后选取10家三甲医院的200名中高层管理者发放问卷,采用SPSS21.0软件对模型进行影响因子验证和修正;最后运用SEM方法,得到指标对医院安全脆弱性的影响路径系数。研究结果表明:人员安全类对医院安全脆弱性影响最大;其次是技术安全类、自然灾害类的脆弱性;另外,4大类脆弱性因素具有直接或间接的影响;医院管理者可以通过加强人员安全培训和管理,提升技术安全措施,预防自然灾害,减少医院安全事故的发生。