煤矿喷雾降尘雾滴存活时间的数值模拟

为提高煤矿喷雾除尘效率,揭示雾滴蒸发和存活时间的影响因素,基于差分方法,使用MATLAB软件编制雾滴蒸发过程仿真试验程序,研究了雾滴初始半径、雾滴与风流的初始相对速度、雾滴初始温度,以及巷道风流初始温度、湿度、风压共6个关键影响因素与存活时间的关系;采用逐步回归方法构造了包含5因素的雾滴存活时间计算方程。结果表明:在目前煤矿采用的雾化降尘工艺范围内,除雾滴初始温度外的其他5个因素对雾滴存活时间的影响均较为显著;构建的雾滴存活时间综合计算方程能合理计算雾滴的存活时间。     

巷道断面形状对围岩散热规律的影响研究

为了研究巷道断面形状特征对围岩散热特性的影响,结合矿井通风的实际情况,建立贴体坐标系下二维径向围岩非稳态导热的微分方程.利用坐标变换方法将实际物理平面内的控制方程转换到规则的计算平面内进行求解.以水力半径为1.2 m的不同断面形状的巷道为研究对象,利用自主编制的基于有限体积法(FVM)的C++求解程序,对其内部温度场变化情况开展数值模拟研究.结果表明,矿井通风初期的前5年内,围岩温度场的分布特点受巷道断面形状的影响较为显著.围岩散热呈现各向异性特点,且通风时间越长各向异性的特点越显著.通过数据分析拟合发现,巷道围岩的调热圈半径随通风时间呈指数变化,且经历相同通风时间后,调热圈半径随形状因子增大呈线性增加趋势.巷道壁面平均温度和散热热流密度随形状因子增大而降低,但二者随时间变化的轨迹不同.     

基于区间数关联决策的工作面升压区间优化北大核心CSCD

为确定新老采空区共存时本工作面的最优升压区间,提高升压效率,根据双层采空区气体涌出及自燃数值模拟结果,采用多指标区间数关联决策模型对合理升压区间进行评价和优化,以本工作面瓦斯、CO浓度与涌出量和上下覆之间等压面与进风口距离、上覆老采空区氧化带宽度和最高温度7个变量为评价指标,开展7种指标区间数关联决策研究。结果显示,现有风压基础上升压70~80 Pa即本工作面回风口风压高于上覆20~30 Pa为综合最优升压区间。现场升压结果显示,本工作面回风口风压高于上覆老空区20~30 Pa时,瓦斯、CO浓度基本未超限且上覆老采空区未发生自燃。     

采空区氧化带与发火期动态演化规律模拟研究

为研究采煤工作面开采过程中采空区自燃氧化带的分布与宽度及发火期动态变化规律,利用COMSOL多物理场数值模拟软件,基于变形几何和其他多物理-化学场,以瑞安公司014N1-1综放工作面为例,建立采空区自燃动态数值模拟模型,开展采空区遗煤自燃数值模拟研究。结果表明:工作面开采过程中,供风量大、推进速度低,氧化带初次出现所需时间长、发火期短;氧化带最大宽度与时间间有类似"S"型关系,动态非稳定性增加;开采初期氧化带宽度随风量增加而变小,开采稳定阶段,则相反;随开采速度增加,氧化带最大宽度与推进速度的比值(Lmax/vt)变小,自燃危险性降低。     

风障联合压实防治煤堆自燃技术工艺参数优化

为提高煤堆自燃的防治效果,降低经济成本和提高施工的灵活性,基于煤堆自燃理论,使用COMSOLMultiphysics 5.0数值仿真软件,建立煤堆自燃模型,研究了煤堆最高温度和自然发火期变化及相关措施实施后最高温度降低规律,对比了单独压实、独立风障和风障联合压实的温度降低量,优化了联合措施的工艺。结果表明,煤堆孔隙率越小,自燃风速范围越宽,最小、最易、最大自燃风速越大;单独进行煤堆压实存在因孔隙率增加而降低的最低不宜风速;针对6 m高煤堆单独使用风障时,只有风障高12 m、距离煤堆25 m才能避免煤堆自燃;风障联合压实措施中,风障高7.5~9 m,设置距离煤堆10~30 m即能保证煤堆不自燃。说明联合的煤堆最高温度降低量更大,且能扩大压实的适用范围,降低风障高度,节约经济成本,增加风障现场施工的灵活性。     

基于IIAHP-Entropy-ssd的采空区遗煤自燃危险性评价模型及应用

为了能够对煤矿采空区遗煤自燃危险性进行准确判定，提出基于IIAHP-Entropy-ssd最优综合赋权模糊评价模型。首先，结合影响采空区遗煤的自燃性及环境影响因素，建立危险性评价指标体系，并确定各评价指标的分级准则；其次，利用区间数代替数值评价打分，并运用可能度互补矩阵进行修正的改进区间数层次分析法（IIAHP），结合熵权法（Entropy），根据现场实测数据，得出各评价指标的主、客观权重，并运用离差平方和（ssd）的最大化思想进行最优综合赋权，克服评价过程中主、客观因素对评价结果的影响，运用属性数学理论，建立各评价指标的隶属函数；最后，运用该模型对忻州窑矿8914综放工作面采空区遗煤自燃危险性进行评价，并与现场实际情况进行对比，结果表明:该模型的评价结果与实际情况基本一致，验证了该评价模型的准确性，为采空区遗煤自燃危险性评价提供参考和借鉴思路。     

高温水解-溴离子选择电极测定煤中溴的影响因素实验研究

建立了高温水解-溴离子选择电极法测定煤中溴含量的方法,优选并确定高温水解提取煤中溴的最佳条件:煤样取样量0.80 g、高温水解温度1 100 ℃、停留时间25 min、氧气流量为0.2 L/min、水蒸气通量为0.9 m L/min、吸收液为10 g/L的Na OH溶液。研究表明在此优化条件下吸收液中的溴全部以Br-形式存在,用离子选择电极法测定消解液中Br-的量时,选择TISAB总离子强度调节缓冲溶液作为本方法的离子强度调节剂,测试温度为25 ℃、响应时间约为1 min。在此条件下,用岩石标准样进行验证,多次测定其误差均在标样规定的误差限内。本方法可消除试剂的基质效应和管道记忆效应,与其他方法相比,具有经济、简便和不需要贵重仪器等优点,因而能广泛用于煤和其它地质样品中溴含量的日常分析。     

水化煤饱和-风干过程的自燃特性实验研究

为了掌握水化煤饱和-风干过程中不同风干时间煤样的自燃特性,对水化煤样进行不同风干时间的实验煤样预处理,形成不同风干时间的水化煤样。通过煤样含水率测试、物理吸附实验和程序升温实验,对不同饱和-风干时间的水化煤样以及原煤样的吸氧量和CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C3H8气体浓度随煤温的变化规律进行实验研究。研究结果表明:不同风干时间水化煤样随着煤温的逐渐升高,吸氧量呈先减小后增大趋势;不同风干时间的水化煤样的自燃标志性气体析出速率随煤温的升高均呈指数增大的变化趋势;在低温氧化阶段,水化煤样比原煤反应时间提前,且反应速率更快,这表明水化煤样比原煤样更加容易发生自燃,且风干时间为20 min的水化煤危险性更大。     

褐煤低温干燥表面收缩特性实验研究*

为明确褐煤低温（50 ℃以下）干燥引发表面干缩现象的发展规律,采用低温（20~30 ℃）低湿（40%~60%）空气干燥的方式,开展褐煤低温干燥干缩实验,分析干燥与表面收缩规律。结果表明:低温干燥过程中,对水分蒸发速率影响显著的因素是相对湿度而非温度,70%~90%的总水分散失量在干燥初期48 h内蒸发完成,平均含水率低至12.8%;低温干燥导致褐煤发生非均匀性表面干燥收缩,表面干缩经历热胀-快速干缩-收缩稳定3个阶段,水分快速蒸发散失的前48 h干缩率低,之后进入水分蒸发速率显著降低而干缩率持续升高,最终至收缩稳定,低速蒸发阶段发生显著干缩;表面干燥收缩率与散失水分质量具有显著的正相关性,与水分含量和蒸发速率具有显著负相关性。     

风障联合压实防治煤堆自燃技术工艺参数优化

为提高煤堆自燃的防治效果,降低经济成本和提高施工的灵活性,基于煤堆自燃理论,使用COMSOLMultiphysics 5.0数值仿真软件,建立煤堆自燃模型,研究了煤堆最高温度和自然发火期变化及相关措施实施后最高温度降低规律,对比了单独压实、独立风障和风障联合压实的温度降低量,优化了联合措施的工艺。结果表明,煤堆孔隙率越小,自燃风速范围越宽,最小、最易、最大自燃风速越大;单独进行煤堆压实存在因孔隙率增加而降低的最低不宜风速;针对6 m高煤堆单独使用风障时,只有风障高12 m、距离煤堆25 m才能避免煤堆自燃;风障联合压实措施中,风障高7.5~9 m,设置距离煤堆10~30 m即能保证煤堆不自燃。说明联合的煤堆最高温度降低量更大,且能扩大压实的适用范围,降低风障高度,节约经济成本,增加风障现场施工的灵活性。