掘进巷道停风期间瓦斯超限应急处置技术研究*

为解决掘进巷道停风导致的瓦斯浓度超限问题,提出1种利用瓦斯抽采管路进行局部抽出式通风的应急处置技术措施,并采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对比分析掘进巷道停风期间采取应急处置技术前后的掘进巷道瓦斯浓度分布规律和防治效果。结果表明:对掘进巷道内现有的瓦斯抽采管路进行改造,在掘进巷道停风情况下利用瓦斯抽采管路中的负压对掘进巷道进行临时抽出式通风是1种有效的瓦斯超限应急处置技术;负压通风量的大小应依据生产现场的实际状况进行决定,掘进巷道若能在37 s内恢复正常通风,则可选取较小的负压通风量(5 m³/min)进行临时通风;若超过37 s仍不能恢复正常通风,则应选取较大的负压通风量(>5 m³/min)进行临时通风。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

不同进风方式对住宅厨房炊事双重污染扩散影响数值模拟

我国常规住宅炊事废热和颗粒物双重污染较严重，厨房进风方式影响污染物扩散和分布。为了研究厨房不同进风方式下污染物扩散分布规律，建立小型住宅厨房物理模型，采用CFD软件模拟室内气流流动，基于离散相模型模拟颗粒物运动轨迹并得出质量浓度分布，选取了炊事过程实测数据验证模型。提出开窗进风、窗缝渗透进风、恒定进风量进风3种进风方式，假定540 m³/h、810 m³/h和1 080 m³/h 3种进风风量，根据典型气候区室外环境参数确定进风温度，数值模拟进风方式和风量对室内环境的影响。数值模拟结果显示：厨房颗粒物源散发率在0.6 mg/min时，室内呼吸区颗粒物质量浓度为0.025～0.277 mg/m³。合理地补充进风量能够降低室内颗粒物浓度，厨房窗口恒定风量进风有助于形成较好的室内环境。     

综掘工作面气水联动除尘装置影响因素及应用效果分析

为掌握气水联动除尘装置影响因素及现场除尘效果,以便更好应用于现场实际。基于煤矿综掘工作面长压短抽通风控除尘系统,利用数值仿真和正交实验设计分析方法,系统研究除尘装置叶片参数、进风量和进风口位置等因素对除尘效果的影响规律。研究结果表明：叶片安装角为40°,扭转角为4°时,除尘器入口处负压值和进风量最大,而吸风口距工作面5 m、吸风量≥300 m³/min时的除尘效果较好。控除尘系统采用气水联动除尘装置后,各测点全尘除尘效率提高了40.8%～55.4%,呼吸性粉尘除尘效率提高了31.4%～41.3%,应用效果良好。     

改进灰狼算法优化GBDT在PM2.5预测中的应用

针对灰狼算法易陷入局部最优解和全局搜索能力不足的问题,通过霍尔顿序列(Halton Sequence)搜索算法初始化狼群位置,避免灰狼算法陷入局部最优解和重复运算;引入莱维飞行和随机游动策略对灰狼算法的寻优过程进行优化,以增加算法的全局搜索能力;利用粒子群算法模拟灰狼种群得出的最佳适应度以用于惩罚项改进灰狼算法中的头狼更新策略。使用改进算法优化的梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees, GBDT)模型对北京市大气污染物监测数据中PM_2.5质量浓度进行预测,采用3种评估函数对各模型以及混合模型预测效果得分进行评估。结果显示,本文改进的灰狼算法对梯度提升树的优化效果优于其他算法,均方根误差E_RMS为6.65μg/m³,平均绝对值误差E_MA为3.20μg/m³,拟合优度(R²)为99%,比传统灰狼算法优化结果的均方根误差减少了19.19μg/m³,平均绝对值误差降低了10.03μg/m³     

基于CFD仿真方法的大桥锚室除湿方案研究

锚室是悬索桥的重要构成部分,常位于地下或半地下空间,进入锚室内部的雨水与地下水蒸发到空气中,若锚室除湿风系统布置不善,将使局部空气相对湿度大于40%,加大锚室内部裸露主缆钢丝的锈蚀程度,直接缩短整座大桥的使用寿命。探究了锚室除湿风系统送风口送风角度的改变与锚室内部空气速度场及绝对湿度的关系。首先根据流场运动控制与输运方程描述了锚室内部空间空气与水蒸汽的运动与分布规律,分析了在风量不变的情况下锚室内部的流速场、绝对湿度场,通过不同送风角度的比对分析原方案的情况,对不足之处加以改进。其次,在获得最佳送风角度且不改变总风量的情况下,通过改变顶部与底部送风的风量分配,探究风量分配对锚室绝对湿度的影响。研究表明,当采用顶部与底部送风结合的方式,顶部送风方向与缆束轴线方向平行且顶部送风风量为600 m³/h,底部送风风量为1 800 m³/h时除湿效果佳。     

我矿利用水流压头进行循环通风的构想和实践

我矿565米中段的涌水从0963~#回风井引下至450米中段,再由水沟排出地表。565米中段的涌水量为0.16～0.35m~3/s。流量大,落差高,造成该回风天井的风流反向,烟尘下行,严重扰乱了通风系统。为了克服反向风压,我们构想了利用水流压头进行循环通风并和主扇有机结合的方案。一、涌水水流对通风系统的影响我矿通风方式为中央进风、两翼抽出式分区通风(如图1)。两台主扇工作方式均为抽出式。单翼最大需风量为35m~3/s,满足排尘风量19m~3/s的要求。     

深圳市道路环境空气中PM2.5水溶性离子污染特征

利用深圳市深南中路路边自动空气监测站的水溶性离子色谱监测仪的观测数据,对PM_2.5中水溶性无机离子进行污染特征解析。结果表明,观测期间深南中路路边子站PM_2.5中主要水溶性无机离子的总平均浓度为7.73μg/m³,占PM_2.5平均浓度的39.8%,是PM_2.5的重要组成。其中二次离子SO₄^2-、NO₃^-和NH⁴⁺的平均浓度分别为3.03μg/m³、1.97μg/m³和1.53μg/m³,占总离子平均浓度的84.5%,是最主要的水溶性离子。通过观测,分析了此站点发生的多次水溶性离子污染过程的成因、水溶性离子的的日变化特征及影响NH₄NO₃气粒分配的关键环境因素。     

金沙江下游水库蓄水期生态流量研究

金沙江下游的乌东德、白鹤滩水库已于近年来投入运用,汛末蓄水期金沙江下游水库对坝下“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”生态流量的影响日益突出。为减轻可能存在的影响,需合理制定水库蓄水期最小下泄流量。本文从金沙江下游最小及适宜生态流量计算出发,系统归纳了屏山水文站生态流量的现有研究成果,结合溪洛渡、向家坝水库实际运行数据,得到了具有实际可操作性的金沙江下游水库蓄水期生态流量,溪洛渡、向家坝水库8月、9月的合理生态流量分别为6080 m³/s、6098 m³/s。研究结果可为金沙江下游水库生态监测及管理工作提供参考。     

胶结充填体水化放热规律及其影响研究

为了研究充填采矿法中胶结充填体的水化放热作用,现场实测充填体温度,并对充填体散热的影响及治理进行了研究。研究结果表明:充填采矿法的采掘作业面均依靠局扇供风,因此通风效果直接影响作业面热环境,充填作业完成后3 d内放热量达到最大,此时充填体周围采场气温达28℃以上,应依据降温风速（0.5~1.0 m/s）的要求重新计算需风量;运用Ventsim预测采深为1 456 m时在3种风速下的采场热环境,当独头风量为3 m3/s时属于一级热害矿井,当风量增至6 m3/s和9 m3/s时热害降至一级标准以下,热环境明显改善,且入风为21.4℃、风量为6 m3/s时采场气温会降至27.2℃,因此加大采场有效风量和风速是改善深部热环境的有效措施;充填水化热与采场气温呈正相关,因此应合理安排作业计划,避免在放热量大的充填体周围作业,如需作业应加强通风,人员上岗应进行职业健康检查,合理安排岗位并及时发放降暑饮品,以免出现紧急情况或危险。     

FSC—18型节能风机在我矿的应用

辅扇在我矿的应用,主要用于小分区回风系统的排风和阻力大的分支回路的辅助通风。我矿二期扩建后,为解决东部2#群区域的污风排出问题,曾采用2台JBT-28kW风机并联抽出,但风量较小,仅13m~3/s,满足不了通风要求,且能量消耗较大。1986年起改用K系列风机。风量增加到16～28m~3/s,能耗降低30％,基本解决了该区域的通风问题。南部2#风井主扇由于受二氧化硫气体腐蚀和排风道碎砂磨损,机体严重损坏,叶片更换频繁。加上农民在上部闭坑中段采矿损坏通风构筑物,造成上部中段大量漏风,下部作业中段风量减少,通风困难。为了解决     

湘西金矿沃溪矿区通风系统改造研究

基于矿井目前通风系统存在的问题,运用子域分区单元子系统通风方式、不同类型的中段通风网路、风流净化、入风流预冷、自然风压的合理利用等技术对通风系统进行 了优化改造.系统改造后,风量充足,风流稳定,通风能力与生产能力相适应,较好地解决了深部通风问题,取得了显著的技术效果和节能效益.     

平行导洞压入式通风对特长隧道污染物分布的影响

为探究横通道开启方式对平行导洞压入式通风的特长隧道内污染物分布规律的影响,研究了不同横通道开启方式下的隧道内纵向风速、风压损失及污染物分布规律。所建立的隧道模型包含17个横通道,其中5个为车行横通道,12个为人行横通道,横通道均匀布置。考虑了5种不同的车行横通道开启方式进行研究。结果表明,在平导压入式通风时,主隧道内的纵向风速呈分段式分布,隧道中心风速最小,越靠近隧道出口的风速越大。当对称开启偶数个横通道时,由于风压平衡,隧道中心两个横通道之间的纵向风速几乎为0,无法有效稀释CO;当对称开启奇数个横通道时,隧道内风速为从隧道中心往两侧洞口方向,当平导通风风量足够大时,可将隧道内CO体积比稀释到符合规范的要求。此外,当对称开启奇数个横通道时,在相同的平导通风量下,横通道开启个数较多反而不利于降低隧道中心区域的CO体积比。所研究隧道模型中对称开启3个横通道的临界通风量最小,临界通风风量为631 m³/s,与根据规范计算得到的所需通风量相差不大。因此,在进行此类隧道通风设计时,可参考规范进行通风量的计算。研究结果可为此类隧道的通风设计提供参考。     

煤矿安全技术现状

随着世界各国煤炭工业的发展,与矿井深度加大、作业集中和煤炭强化开采有关的矿井劳动条件恶化了。矿井深度、采掘规模和工作面推进速度的增大,导致沼气涌出量的增加、煤和瓦斯突出频繁、粉尘和热释放量增加、井下火灾以及由于通风网路加长和复杂化而使矿井巷道通风恶化。近10年来,英国煤矿井下工作面的平均供风量增加了3～5倍,风流速度已增至4m/s。现在,大多数工作面的供风量为5～10m~3/s,不久的将来可达15甚至25m~3/s。风路显著加长是煤矿通风面临的大向题。国外煤矿局部通风系统发展的基本特点是,广泛地推行压-抽和抽出式与捕尘装置相结合的通风方法,采用大直径风管及箱式     

某矿井通风系统优化及其可视化模型的构建

某大型铜矿山通风系统复杂,井下环境恶劣,严重影响了井下安全生产。为此,对该矿山的通风系统进行全面调查测定,总结矿山存在的实际问题,结合计算机模拟解算优化分析,通风网络结构优化分析、主要通风机性能鉴定优化分析等技术,对通风系统进行优化改造,提出了最优的通风系统改造方案。构建了矿井通风系统的可视化模型,此模型能够根据井下通风系统的变化及时更新,进而在第一时间反应井下通风系统存在的问题,维护通风系统的稳定,确保生产作业的安全。现场实施结果表明,有效地解决了井下深部风量不足,风流分配不合理等难题,确保了生产作业的安全。     

水泥窑用低氮燃烧器燃烧特性的试验研究

基于水泥生产线NO_x排放机理及控制方法,设计、研发了一种新型水泥窑用低氮燃烧器,并分析了天然气、煤制气及混合气的燃烧特性及其污染物的排放特性。结果表明:在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.6时,新型低氮燃烧器燃烧天然气的效果较好,NO_x排放量为53 mg/m³,CO排放量为22 mg/m³;在相同燃烧条件下,煤制气燃烧温度及NO_x排放量比天然气高,CO排放量低于天然气;在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.8时,NO_x排放量为57 mg/m³,CO排放量为6 mg/m³;天然气和煤制气掺烧时,其燃烧特性介于两者之间,且掺烧煤制气可提高天然气的燃烧速率。     

基于通风系统运行参数监测技术的需风量动态核算研究

以大冶铁矿深部通风系统的需风量动态核算评估体系为研究对象,基于监测系统运行参数和人员定位信息,建立了区域需风量动态核算体系。根据生产作业计划和作业人数计算回采工作面的需风量,并考虑排除炮烟和排尘的需风量。同时,根据有毒有害气体浓度修正需风量,确保作业区域内有毒有害气体不超标。研究结果为精准管理和调节井下通风系统提供了数据支持。     

泗顶铅锌矿多风机多级机站通风系统优化的研究

为改善泗顶铅锌矿井下作业条件,对该矿南矿通风系统进行技术改造,要求采用新技术、新设备,建成一个安全可靠又满足通风要求且节能的通风系统。南矿的通风方式为单一抽出式,风流由主平峒经斜井进到230中段后,通过自然分风经各人行井到240、250、260、270各中段,由总回风井(南风井)排出地表。地表装有二台70B_2-21-№18风机,电机分别为210kW和180kW,交替使用,实测风量为46.0m~3/s,效率为23.70％。调查测定表明,由于作业中段多,作业面分布较广,采空区大又互相联通,造成南矿通风系统有效风量率低,内部漏风严重,采场电耙处风量不足,风机效率过低。通风系统的改造,将有助于提高有效风量率,排出炮烟粉尘,改善作业条件,保护工人的身     

定容燃烧弹内含煤尘甲烷爆燃火焰传播特性试验研究

为探究煤尘对甲烷爆燃火焰的直观影响，在定容燃烧弹(Constant Volume Chamber, CVC)内利用激光纹影技术获取了甲烷球形火焰纹影图像及含煤尘甲烷火焰纹影图像，分析了不同体积分数甲烷火焰(6.5%、8.0%、9.5%)的不稳定性，对比了不同质量浓度煤尘(5 g/m³、10 g/m³、15 g/m³、20 g/m³、25 g/m³)对甲烷火焰的影响，分析了含煤尘甲烷火焰传播机理。结果表明，定容燃烧弹内球形火焰发展经历了层流火焰、胞状不稳定火焰。煤尘对甲烷火焰的影响呈明显的阶段特性：在层流燃烧阶段，煤尘因吸热抑制火焰传播，且煤尘质量浓度越高，抑制作用越强；散布的煤尘可对火焰锋面产生扰动，使火焰加快发展为胞状不稳定火焰，且甲烷体积分数越接近化学当量比，煤尘质量浓度越高，火焰可更快发展为胞状不稳定火焰；随着化学反应速率提高，火焰温度上升，煤焦开始参与反应并增强流场自发光及反应持续时间。     

独头巷道中利用可控循环风通风的试验

可控循环风在国外的矿山掘进巷道及采区工作面的粉尘控制方面得到了成功的应用,取得了良好的通风与节能效果。但国内尚处于试验阶段。1 可控循环风的利用 图1是工作面排尘通风利用可控循环风的原理示意。设工作面的产尘强度为F（kg/s）,新风入风量为Qi（m~3/s）,循环风量为Qr（m~3/s）,工作面的粉尘浓度为n（kg/m~3）,新风中初始含尘浓度为n_0（kg/m~3）,除尘器效率为η（％）。