煤尘爆炸危险等级模糊结构元综合决策研究

为研究煤尘变质程度对其爆炸危险性的影响,将煤尘划分为无危险性、危险性较弱、危险性一般、危险性较强4个等级,建立爆炸危险等级的模糊结构元综合决策模型。选取40种煤样进行煤质分析试验和超压、温度、火焰传播特性、粒径分散度测试试验,以此构建煤尘爆炸危险等级决策指标体系。将三角结构元引入所建模糊综合决策模型,通过对模糊指标值函数与模糊极大函数的加权海明距离排序,实现不同煤质的煤尘爆炸危险等级决策。结果表明:未变质煤尘的爆炸危险等级总体较高,高变质煤尘的爆炸危险等级普遍较低。爆炸危险等级随变质程度的增大呈下降趋势。     

煤质指标对煤尘爆炸火焰长度影响作用的主成分分析

为研究不同煤质指标对煤尘爆炸火焰长度的影响作用,利用相关仪器对不同基准下煤的水分、灰分、挥发分等煤质指标以及爆炸火焰长度进行测定。在计算出这些煤质指标观测数据间的相关系数后发现,影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标数据间具有高度相关性。因此,选取十种煤样的煤质指标数据,通过多元统计分析中的主成分分析法,对影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标进行主成分提取,并对主成分的含义进行解释分析,命名第一主成分为"挥发分因子",第二主成分为"灰分和固定碳因子",第三主成分为"水分和着火点因子",从数据分析的角度证明了挥发分含量对煤尘爆炸火焰长度的影响作用最大,生产实践中可据此估计煤尘爆炸的危险程度,对于煤尘爆炸性鉴定及煤尘防爆工作具有指导意义。     

基于可变模糊集理论的硫化矿炸药自爆危险性评价

为了判定某高硫矿山的炸药自爆危险性,采用可变模糊集理论对矿山中的黄铁矿含量、装药时间等8个影响炸药自爆的因素进行评价。根据可变模糊评价模型确定指标评价区间矩阵Iab、可变范围评价区间Icd和点值矩阵M,利用熵权法确定各影响因素权重,并根据指标特征值xij,Mih得到综合相对隶属度矩阵,结合判断准则得出该矿山炸药自爆危险性等级。研究结果表明:该矿山的炸药自爆危险等级为Ⅱ级,自爆危险性一般,与实际生产情况相符,可变模糊集理论在评价炸药自爆危险性时具有有效性。     

基于改进FAHP模型的煤尘爆炸危险性评价研究

为提高煤尘爆炸危险性评价的准确性,根据煤矿粉尘的物性及开采技术,针对现阶段煤尘爆炸的模糊性、复杂性和多元性特征,构造煤尘爆炸危险性的指标体系,建立优先判断矩阵。首先,应用改进模糊层次分析法确定各指标的权重;其次,借助专家打分法得到各指标的评分值;最后,应用所计算的指标权重和指标的评价值对工程实例进行综合评价,得出该矿煤尘的安全等级,为矿井防尘提供依据。实例验证表明:该方法减少了确定指标权重时的主观性,评价总体效果较好。     

煤矿瓦斯爆炸危险性的灰类-IAHP评价

为评价煤矿瓦斯爆炸的危险性,建立区间层次分析法(IAHP)与灰色理论相结合的方法。以阳泉一矿、二矿、三矿的5个工作面为实例,对包括人、机、环境、管理4个方面20个致灾因素构成的综合评价指标体系,以不安全、较不安全、一般安全、较安全、安全5个等级为评价标准进行评价;采用IAHP建立一级、二级两两比较矩阵,根据区间特征根法(IEM)确定指标体系的权重矩阵,运用改进的中心点型三角白化权函数求解各评价指标所属灰类的灰色评价矩阵及其聚类系数,保证各指标灰色聚类系数之和严格为1,将权重矩阵与灰色评价矩阵相乘,以取得分排序第一的等级为最终的瓦斯爆炸危险性评价结果。结果表明,5个工作面的瓦斯爆炸危险性等级均为较安全,与实际相符,表明该评价方法有效。     

直线管道煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究

为提供煤尘爆炸事故预防和缓解所需的科学依据,对煤尘爆炸火焰传播过程进行试验研究。所用试验装置,其主要部分为直径0.3 m的圆形管道与断面边长为80 mm的方形管道对接形成的一个长2 m的爆炸腔体。在其中共进行9次煤尘爆炸试验。结果表明,煤尘爆炸火焰传播具有速度快,波动大,稳定性较差的特点,火焰区长度远大于扬尘区长度,最大火焰速度和传播距离与煤尘量均不存在正比例关系,但存在一个特定的煤尘质量浓度。在这个特定质量浓度处,最大火焰速度达到最大值。当煤尘质量浓度大于这个特定质量浓度时,火焰传播速度曲线整体下降,暂时缺氧被认为是导致这一情况的重要因素。     

基于FAHP-FCE模型的煤矿瓦斯爆炸危险性评价研究

为提高煤矿瓦斯爆炸危险性评价的准确性,针对现阶段瓦斯爆炸的模糊性、复杂性及多元性特征,将改进的模糊层次分析法运用于瓦斯爆炸危险性评价,引入9标度法、模糊一致判断矩阵确定各评价指标的综合权重;在改进的三类危险源理论的基础上,建立煤矿瓦斯爆炸危险性评价指标体系,并借助现场工作人员及专家对二级评价指标的评分,进行多层次模糊综合评价,构建了基于FAHP-FCE模型的瓦斯爆炸危险性评价方法,确立了基于该模型的瓦斯爆炸危险性等级量化标准。工程实例分析表明,该方法可有效地实现瓦斯爆炸危险性辨析和分级。     

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播特性试验

为了进一步探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,在自行设计搭建的半封闭竖直管道内,选用褐煤、烟煤和无烟煤3种煤样分别进行爆炸试验,并通过改变煤尘质量浓度来观察不同煤种条件下瓦斯煤尘爆炸反应强度,研究不同煤种条件下煤尘质量浓度对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。结果表明,在瓦斯体积分数和煤尘质量浓度相同的条件下,褐煤爆炸产生的火焰传播速度最大,无烟煤最小。这是因为褐煤的挥发分含量较高,而影响爆炸火焰传播速度的主要原因是煤尘在加热情况下释放出的可燃气量,即煤种的挥发分含量,挥发分含量越大,瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度也就越大。褐煤和烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加而增加,直至传播至管道外部;无烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加呈现先上升后下降的状态。在试验中,3种煤种和瓦斯爆炸时产生火焰最大传播速度的位置距离爆炸源较远。瓦斯煤尘爆炸产生的火焰稳定性较差,在传播过程中速度变化不稳定,存在较大的波动。火焰传播速度与煤尘质量浓度不成正比,在一定范围内,适当增加煤尘质量浓度可以大大提高瓦斯煤尘爆炸的反应强度,且存在一个最佳的煤尘质量浓度50 g/m3,使火焰传播速度达到最大。     

预测冲击地压危险性等级R型因子Fisher判别

为提高小样本预测冲击地压危险性等级精度,提出一种R型因子分析Fisher判别的预测模型。以砚石台煤矿为例,利用R型因子分析处理冲击地压危险性评价指标,提取原有指标特征信息,用少量主因子代替原有评价指标,定性分析冲击地压危险性等级;采用Fisher判别法分析R型因子分析处理结果,确定评价集与不同危险等级冲击地压的距离,并回判训练集,提高判断矩阵精确度;再根据判断矩阵预测冲击地压危险性等级。结果表明:该模型可弱化指标间的相互影响,明显提高小样本预测准确度。     

基于改进FIM-未确知测度的尾矿库风险评价模型及应用

为了准确评估尾矿库运行安全风险状况,预防溃坝事故的发生,基于因子交互作用矩阵(FIM)和未确知测度理论构建了金属矿山尾矿库的安全性等级评价模型.结合实际情况从防洪强度指标、运行稳定性、结构破坏、尾矿输送与回水、安全管理和环境破坏6个方面选取影响尾矿库稳定性的16个因素指标,构建了各评价指标的未确知测度函数.该模型针对尾矿库危险评价过程的复杂性和指标的不确定性,根据实际情况分别对其进行定性和定量分析,利用FIM方法计算各评价指标的权重,并通过盲数理论对定性指标进行处理,运用兰氏距离函数对等级归属判定进行优化,最后得出最小距离为0.857,对应尾矿库安全等级为Ⅱ级(良好).研究表明,该评价模型能够综合考虑影响尾矿库安全的各种因素,有效降低了尾矿库危险性评价中主观因素的影响,可为尾矿库的安全评价提供理论依据和可行性参考.     

金属矿山采空区危险性的可拓理论辨识

基于物元理论和关联函数,将可拓理论引入采空区危险性辨识中.由于影响采空区稳定性因素的复杂性与多样性,从实际工程角度选取能够综合反映采空区特性的指标进行评价.以某矿采空区为例,根据物元和可拓集合中的关联函数建立采空区危险性辨识的可拓模型,并对采空区危险性进行预测.结果表明,10-10采空区危险性等级在Ⅲ级、Ⅳ级之间,由危险性极高偏向危险性较高;而10-12采空区危险件由Ⅱ级偏向Ⅰ级,稳定性较好,危险度较低.本文评价结果符合实际情况,表明采用可拓理论评价采空区危险性可行.此外,采用改进的AHP法求解指标权重可以避免实际工程中人为主观因素的影响,从而使权重的计算更加客观.     

面向非对称贴近度的地质灾害危险性评价可拓模型

为合理评价地质灾害危险程度,考虑待评物元自身界限的模糊性,引入非对称贴近度函数,建立地质灾害危险性评价的改进可拓模型。以四川省枕头坝枢纽区地质灾害为研究对象,构建包括地质条件、地形地貌、水文气象、人为因素和历史灾害规模5项一级指标及11项二级指标的危险性评价指标体系;划分地质灾害危险性等级,厘定危险性评价因子基准值;基于物元分析理论,归一化处理经典域物元和待评物元;引入变权理论,确定各级指标权重,用非对称贴近度代替最大隶属度,以最大限度地融合待评物元的模糊信息;建立多级可拓评价模型,测算枕头坝枢纽区地质灾害危险性等级,并对其进行指标敏感性分析。结果表明,枢纽区地质灾害危险性等级为中等,该结果基本上符合工程实际。     

基于模糊统计法的采空区稳定性评价

针对采空区稳定性评价指标权重计算的主观随意性和指标分级标准的模糊不确定性问题，采用文献调研法收集近10年60余篇采空区稳定性评价的研究成果，统计分析采空区稳定性评价指标的频次，建立基于指标统计频次的采空区稳定性评价指标体系；根据采空区稳定性评价指标相对频次的分布信息特征，采用1—9位标度法描述18个相对频次等长分布区间的相对关系，提出基于指标相对频次的权重计算方法，减少主观随意性对指标权重计算的影响；通过对各评价指标各等级划分边界信息的统计法分析，建立采空区稳定性评价指标各等级的隶属度函数，并采用30个采空区样本数据验证隶属度函数的可靠性，进而构建基于指标相对频次权重算法和评价指标各等级隶属度函数的采空区稳定性评价模型，并将其应用于肖家河磷矿采空区稳定性评价分析中。结果表明：该磷矿的某采空区稳定性等级为Ⅰ等级，评价结果与实际情况相符，验证了该采空区稳定性评价模型的有效性。     

障碍物对瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律的影响

为了进一步探究瓦斯煤尘耦合爆炸火焰的传播规律,用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究障碍物对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。研究结果表明:障碍物能显著提高瓦斯煤尘爆炸火焰的传播速度,其加速机理主要是障碍物诱导的湍流区会促进火焰的传播;火焰在传播过程中的加速度不是一直增加,随着火焰速度的增加会出现上下波动;煤尘的加入会使瓦斯爆炸产生的火焰传播速度显著增大及速度的最大值距离点火端较远;通过障碍物时爆炸产生的火焰形状发生较大的改变,出现拉伸和褶皱现象。     

煤尘挥发分及粒径对爆炸火焰长度的影响研究

为研究煤尘挥发分及粒径对爆炸火焰长度的影响及其变化规律,选取挥发分含量不同的四种典型烟煤煤样,分别制备成31.5、44、62.5、81.5、119、>150 μm六种粒径,利用煤尘爆炸性鉴定装置测试其爆炸火焰长度,并对其爆炸火焰长度变化规律进行分析。结果表明:随着挥发分含量的增加,不同粒径级别的煤尘爆炸火焰长度均呈增长趋势;在挥发分含量较低的区间,挥发分含量增加对爆炸火焰长度影响不大;在挥发分含量较高的区间,随着挥发分含量的增加其爆炸火焰长度也急剧增加,并且粒径越小增加的越快。对于同一实验煤样,随着粒径的增大,其爆炸火焰长度逐渐减小,粒径增大到150 μm以上时爆炸火焰几乎消失。爆炸火焰长度随粒径变化的变化率根据实验煤样的不同,呈现出两种变化规律,挥发分含量为18.99%和27.52%煤样的爆炸火焰变化率先增加再减小再增加,挥发分含量为32.20%和39.74%的煤样呈现先增加再减小的趋势,但四组实验煤样的爆炸火焰长度变化率都在44～62.5 μm的粒径变化量时达到最大值。     

蒙德法在火电厂液氨储罐评价单元的应用

火电厂液氨储罐单元存在大量高纯度的液氨,一旦发生火灾、爆炸,后果极其严重。为了研究液氨储罐的火灾爆炸危险性及毒性,在对火电厂液氨储罐危险性辨识的基础上,依据液氨储罐单元的主要参数,运用蒙德法分别确定评价中需要的各种危险性系数,从而进行各项指标计算,查询危险性等级表,将各项指标进行等级划分,结论表明各项危险等级都很高。在得出结论基础上,进行安全措施补偿评价,补偿后的各种危险等级均降低,可见采取补偿措施后能够一定程度的降低火灾、爆炸、毒性的危险性,防止事故的发生。     

煤尘爆炸性鉴定中瞬间火焰长度检测技术的研究

确定煤尘爆炸性质需要检测其燃烧瞬间的火焰长度,现有的大管状煤尘爆炸性鉴定系统以肉眼观察作为主要检测手段,存在测量精度差、重复性误差大以及人为干扰因素多等问题,提出将数字图像处理技术引入到煤尘爆炸性鉴定系统的方法即通过采用数字图像处理技术,对煤尘火焰图像进行预处理及图像分割与边缘检测后,得到最大火焰长度特征参数,并推导出煤尘爆炸的判断依据。     

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。     

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律研究

为了探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,采用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究瓦斯体积分数和煤尘质量浓度的改变对火焰传播规律的影响。结果表明:1)加入煤尘后的瓦斯爆炸火焰传播速度显著增大;2)在爆炸腔体内,瓦斯体积分数越接近化学当量比,煤尘质量浓度越接近50 g/m3,爆炸火焰传播速度越快;3)在传播管道内,大量的氧气从开口端进入参与反应,瓦斯体积分数和煤尘质量浓度较大的试验组,火焰传播速度会迅速上升; 4)煤尘质量浓度和瓦斯体积分数存在最佳配比,煤尘质量浓度和瓦斯体积分数偏离最佳浓度配比程度较大时,火焰传播加速度下降,传播距离变短。     

隧道下穿桥梁的桥墩稳定性未确知测度评价研究

为指导隧道安全施工,保证路桥的安全运营,对桥梁桥墩稳定性进行评价,运用未确知理论,建立未确知测度评价模型。结合葵坝隧道下穿盐坝高速路桥的工程实际,选取影响桥墩稳定性的10个指标构造评价指标体系,依据每个桥墩的指标分级标准构建单指标未确知测度函数,确定每个对象的单指标测度矩阵;用熵权法计算各对象指标的权重,进而得到了对象的多指标综合测度向量;并依据置信度识别准则得出12个桥墩的隶属等级和稳定性排序。结果表明:12个桥墩中,除有1个桥墩处于不稳定等级外,其余都处于稳定等级。