井下采煤影响矿区坡面形态及侵蚀的数值模拟分析

针对井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律这一特殊性,从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采厚、地表坡面坡度等因素为变量,构建了20个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采煤对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明,第一,地表坡面坡度会随采厚增加而呈现增大的趋势,且自然坡度越大,坡度变化量越大;相同采厚条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。第二,地表坡面坡长会随采厚增加而呈现减小的趋势,且自然坡度越小,坡长变化量越大;随采厚增加,地表坡面坡长减小率与自然坡度呈先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。第三,采厚的增加会提高地表坡面产流产沙的强度,加剧坡面侵蚀,这种效应在坡度较小的坡面更加显著;井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。     

煤层开采诱发地表裂缝成因数值模拟

为了通过分析地表裂缝的成因来研究采空区上覆火成岩非连续性破坏,根据现场数据和概率积分法确定了研究的岩土体范围,使用FLAC3D进行建模。布置6条监测线进行地表沉降监测,并与模拟得到的地表裂缝出现位置的变形数据进行对比,模拟得到了岩体塑性区的分布。结果表明,造成地表裂缝的主要原因是采空区上覆岩层中存在产状不均匀的火成岩,且位于松散层下方。采空区影响向上发展至火成岩底部造成火成岩边缘区域局部悬空。当采空区面积足够大时,火成岩上部拉应力超过其抗拉强度,进而发生断裂,松散层陷落导致地表裂缝。     

地下煤火回风裂隙火风压分布实验研究

利用煤田露头火区模拟实验装置,通过对煤火燃烧过程中出风裂隙内气体温度的监测,发现裂隙内气体的温度沿裂缝逐渐降低并成指数衰减分布。通过分析得到火区裂隙温度的分布方程并计算得到了裂隙内火风压分布方程,得出煤田火区火风压的影响因素主要有自燃煤层温度、自燃深度和裂隙倾角。     

基于OPMSE与BAT的啤酒行业排放限值仿真

以OPMSE仿真计算啤酒行业排放污水中COD,BOD,NH3-N质量浓度为研究对象,查询及调研清河流域典型啤酒行业产生污水中COD,BOD,NH3-N质量浓度范围,经BAT处理后通过OPMSE的仿真计算,得出排放污水中污染物质量浓度正态分布置信区间、最佳出水及最差出水质量浓度。结果表明:置信水平为99%时,COD,BOD,NH3-N的置信区间分别为(75.83,95.95),(19.30,25.88),(5.68,6.85);最佳出水质量浓度分别为4.14 mg/L,5.36 mg/L,2.71 mg/L;最差出水质量浓度分别为20.64 mg/L,20.70 mg/L,10.86mg/L。将仿真结果与现有排放标准对比,拟定啤酒行业的污染物直接排放限值为COD=100 mg/L,BOD=30mg/L,NH3-N=8 mg/L;间接排放限值为COD=400 mg/L,BOD=80 mg/L,NH3-N=25 mg/L。     

大空间火灾烟气流动的动态显示研究

讨论了火灾烟气流动过程的计算机动态模拟方法。利用Ｄｅｌｐｈｉ可视化编程工具,建立了一个融区域模拟计算和计算机动态显示于一体的火灾发展的模拟软件,并以中国科技大学的大空间建筑火灾实验厅为对象,对典型火灾羽流及烟气层的发展过程进行了动态显示。     

基于GA-ELM的冲击地压危险性预测研究

为提高冲击地压预测的效率和准确率,在分析冲击地压影响因素的基础上,提出了一种将遗传算法(GA)与极限学习机(ELM)相结合的冲击地压预测的新方法。为了避免ELM受输入权值矩阵和隐含层偏差随机性的影响,算法采用GA对ELM的输入权值矩阵和隐含层偏差进行优化,建立GA-ELM冲击地压预测模型。利用某矿冲击地压统计数据对该模型进行了实例分析,将ELM、SVM和BP算法预测结果与该模型进行了对比分析。结果表明:GA-ELM模型具有较高的预测精度,可以相对准确、有效地对冲击地压发生的可能性进行预测。     

基于结构重要度的地铁人员疏散瓶颈识别方法

为了提出一种新的量化人员疏散瓶颈的识别方法。以某地铁站为例,运用EVACNET4模型软件,模拟该地铁站发生火灾等事故时,人群的疏散情况,采用网络结构效益与结构重要度结合的方法查找疏散过程中的瓶颈所在,通过计算疏散瓶颈的结构重要度,将各瓶颈按其对车站安全疏散的影响程度排序,找出瓶颈制约点。结果表明:地铁站内的自动扶梯的开闭状态对疏散时间的影响很大,在发生火灾等特殊事件时应将自动扶梯停止运行,当作楼梯使用。同时,闸机的开闭状态也会影响疏散时间,但只要保障疏散过程中闸机可用,人员均能在规定的时间内完成疏散。通过对比分析门扉式闸机和三杆门式闸机的优劣,在建设地铁时,主要应以门扉式闸机为检票通道。     

CRH_1型动车组一等座车厢火源热释放速率研究

为了得到不同通风条件和旅客行李条件下CRH1动车组一等座车厢的火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组一等座车厢为研究对象,以锥形量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟6种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析了通风条件、火灾荷载密度、可燃物间距和行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:在不考虑旅客行李时,各种通风条件下车厢最大火灾热释放速率在1.86-4.34MW之间;在车门与车窗开启条件下,与不考虑旅客行李的情况比较,人均携带10、20kg行李时,火源热释放速率分别增加了12.84、15.38MW,增加的幅度分别为570%和684%。     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。     

缝洞型管道瓦斯爆炸特性数值模拟研究

为探究采空区遗煤、松散破碎岩块对瓦斯爆炸的影响,建立缝洞型管道模型,采用数值模拟与理论分析结合方法研究采空区内缝洞型管道内瓦斯爆炸的传播规律及管道长径比对瓦斯爆炸过程中速度与冲击波的影响。研究结果表明:在缝洞型结构内,随着火焰沿管道向前传播,各监测点速度逐渐变大、压力先增加后降低,而压力上升速率则表现出不规则的变化;缝洞结构加剧了火焰燃烧的剧烈程度,提高了管道内各监测点的温度峰值;在缝洞型管道内随长径比r增加,各监测点最大压力峰值以及速度大小依次降低。