综采工作面架间超声速喷雾降尘技术研究与应用

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作者 荆德吉 赵勇 +3 位作者 胡俭 蒋卓 任帅帅 刘鸿威 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3853-3863,共11页

煤矿综采工作面架间移架及采煤机运转过程中会产生大量粉尘,严重影响作业环境与矿工健康。利用COMSOL数值模拟结合计算流体力学(CFD),研究了王家岭煤矿12304综采工作面的风流、粉尘与雾滴运动规律。结果表明,喷头向下倾斜45°时,雾... 煤矿综采工作面架间移架及采煤机运转过程中会产生大量粉尘,严重影响作业环境与矿工健康。利用COMSOL数值模拟结合计算流体力学(CFD),研究了王家岭煤矿12304综采工作面的风流、粉尘与雾滴运动规律。结果表明,喷头向下倾斜45°时,雾化覆盖范围最优,可有效抑制粉尘扩散。在实验室测试中,对常用的雾化装置进行了优选,自研超声速抗风喷头表现出显著提升的抗风性(风阻保持距离达2.8 m,较传统喷头提升55%~133%)、优异的雾化特性(形成3.5 m×2.7 m的连续雾幕,雾滴粒径分布均匀)及更低的耗水量(减少7%~14%)。结合优化的45°向下倾角布置,在王家岭煤矿现场应用实现了91.32%的全尘降尘效率和86.59%的吸尘降尘效率,显著改善了作业环境,并在多处煤矿综采工作面应用此技术。该研究为煤矿综采工作面粉尘污染控制提供了可靠的理论依据和技术支持。 展开更多

关键词 安全卫生工程技术 喷雾降尘 数值模拟 雾化试验 煤矿降尘

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综掘工作面硫化氢运移规律及其防治技术 被引量：9

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作者 贾宝山 王洪达 贾牛骏 《矿业安全与环保》 北大核心 2018年第6期61-65,共5页

为掌握综掘工作面硫化氢的运移分布规律,基于湍流k—ε方程、动力弥散方程,构建硫化氢运移扩散的数学模型,对其运移扩散过程进行了模拟,并提出了泡沫吸收技术与水幕净化技术相结合的综合治理措施。结果表明:硫化氢自工作面涌出后受流场... 为掌握综掘工作面硫化氢的运移分布规律,基于湍流k—ε方程、动力弥散方程,构建硫化氢运移扩散的数学模型,对其运移扩散过程进行了模拟,并提出了泡沫吸收技术与水幕净化技术相结合的综合治理措施。结果表明:硫化氢自工作面涌出后受流场及重力的影响,其运移过程大致可分为重力扩散、被动扩散及均匀扩散3个阶段;在工作面类似"U"形通风系统下硫化氢最容易积聚在回风侧下隅角处。综合治理措施应用后,使掘进机割煤涌出的硫化氢体积分数由47.7×10^(-6)降低到6.0×10^(-6),对硫化氢的有效去除率达到83.8%。 展开更多

关键词 综掘工作面 硫化氢 运移规律 数值模拟 防治技术

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综掘工作面硫化氢分布规律及其防治技术研究 被引量：12

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作者 贾牛骏 贾宝山 +2 位作者 王洪达 王玉娇 汪伟 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第12期158-163,共6页

为掌握风筒出口位置对综掘工作面硫化氢浓度分布的影响,基于湍流k-ε方程、动力弥散方程,构建了硫化氢运移扩散的数学模型,应用COMSOL Multiphysics软件对不同风筒位置条件下综掘面硫化氢的分布规律进行了模拟。结果表明:风筒距离工作面... 为掌握风筒出口位置对综掘工作面硫化氢浓度分布的影响,基于湍流k-ε方程、动力弥散方程,构建了硫化氢运移扩散的数学模型,应用COMSOL Multiphysics软件对不同风筒位置条件下综掘面硫化氢的分布规律进行了模拟。结果表明:风筒距离工作面3 m时,工作面附近涡流区域硫化氢浓度最低,回风侧下隅角处硫化氢扩散范围最小。并基于最佳风筒位置对豹子沟矿10102综掘工作面的外喷雾布置进行了优化,实践表明:风筒距离工作面为3 m时,硫化氢浓度较原有位置降低了约6.3%,在经过喷雾装置优化后,对硫化氢的净化效率提高了6.2%,综合治理效率达到了95.6%,更有利于硫化氢的稀释及集中净化。 展开更多

关键词 综掘工作面 硫化氢 风筒位置 下隅角

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矿井掘进工作面长压短抽通风除尘系统参数优化研究 被引量：1

4

作者 沈浩 金瑞雯 +1 位作者 高科 马恒 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2666-2676,共11页

为降低井下掘进机在掘进过程中产生的粉尘污染,改善井下空气质量,结合粉尘运移模拟仿真及现场实测的方法,通过对鸡东煤矿-600左6D回风巷掘进期间长压短抽除尘系统的性能分析,对不同抽压风筒位置、不同风量配置条件下的掘进工作面粉尘控... 为降低井下掘进机在掘进过程中产生的粉尘污染,改善井下空气质量,结合粉尘运移模拟仿真及现场实测的方法,通过对鸡东煤矿-600左6D回风巷掘进期间长压短抽除尘系统的性能分析,对不同抽压风筒位置、不同风量配置条件下的掘进工作面粉尘控制效果进行了有序研究。结果表明,在抽风筒距掘进迎头3 m、压风筒距迎头8 m、压风量为612 m^(3)/min和压抽比为1.6时除尘效果达到最佳。通过模拟仿真优化后的巷道,掘进面迎头粉尘质量浓度为25.47 mg/m^(3),距迎头57 m处粉尘质量浓度为34.72 mg/m^(3),现场实测结果进一步验证了这一优化方案,掘进面迎头粉尘质量浓度为28 mg/m^(3),距迎头57 m处粉尘质量浓度为35 mg/m^(3),实际除尘效率达到94.5%。优化后的除尘系统显著改善了工作面环境质量,为井下掘进工作面粉尘控制提供了有效的技术方案。 展开更多

关键词 安全卫生工程技术 长压短抽 除尘系统 数值模拟 除尘效率

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不同表面活性剂对煤尘润湿效果的试验联合模拟研究

5

作者 荆德吉 鲍春花 +2 位作者 戴明颖 董智斌 刘鸿威 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期995-1006,共12页

随着煤矿开采深度增加和机械化程度提高,传统的喷雾难以有效解决煤尘污染问题,而添加表面活性剂能够有效抑制煤尘的产生和运移。为探明不同类型表面活性剂对煤尘润湿性的影响,采用试验联合分子模拟方法,从宏微观尺度探讨了十二烷基苯磺... 随着煤矿开采深度增加和机械化程度提高,传统的喷雾难以有效解决煤尘污染问题,而添加表面活性剂能够有效抑制煤尘的产生和运移。为探明不同类型表面活性剂对煤尘润湿性的影响,采用试验联合分子模拟方法,从宏微观尺度探讨了十二烷基苯磺酸钠(Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate,SDBS)、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(Coconutt Diethanol Amide,CDEA)及椰油酰胺丙基甜菜碱(Cocoamidopropyl Betaine,CAB)对煤尘的润湿性。从宏观试验入手探究各表面活性剂对煤尘润湿性的影响,并通过建立表面活性剂/水、水/表面活性剂/煤体系进行动力学模拟分析,考察运动过程中分子运动趋势,将表面张力与氢键作用和径向分布函数结合分析表面活性剂自身的亲水性,将润湿角和沉降试验与静电势和相对浓度、均方位移、相互作用能结合研究表面活性剂对煤尘的润湿性影响,从分子尺度对试验现象进行系统性分析,深入探讨表面活性剂润湿煤尘的机制。结果表明:SDBS对水的表面张力削弱最强,即表面张力最小,为24.08 mN/m,微观表现为SDBS溶液形成的氢键最多,为771个,长为0.15 nm的氢键最多,径向函数曲线峰值最早出现,最易与水分子吸附;SDBS溶液的润湿角、沉降时间均为最小,分别为19.83°、21.11 s,微观表现为SDBS与煤结合后与水结合部位的静电势差最大,为5.3529 eV,受π-π相互作用的影响,SDBS在煤水界面的吸附范围最广,在氢键和静电力的主导下,水分子扩散系数最小,为0.51×10^(-4)cm^(2)/s,大幅限制了水分子扩散,SDBS与煤的相互作用能也最大,为-2662.80 kJ/mol。模拟分析揭示了宏观试验现象呈现的变化规律,研究结果可为高效评价表面活性剂润湿性提供参考。 展开更多

关键词 安全卫生工程技术 表面活性剂 分子模拟 氢键作用 润湿性

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无烟煤聚集态分子模型的构建与验证 被引量：4

6

作者 李金雨 李懿欣 +3 位作者 纪和 王永军 张河猛 王伟业 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页

深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw... 深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw绘图软件得出了煤聚集态分子模型,最终采用实验测试与数值模拟相结合的手段验证了分子结构的合理性。结果表明:该煤样中的碳元素主要以芳香碳为主,芳环桥碳与周碳含量之比为0.33;氧元素主要以醚、酚、羧基、羰基等形式存在,氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在,硫元素主要以砜型硫、亚砜和噻吩形式存在。构建了林华煤大分子平面结构模型,其分子式为C_(212)H_(156)O_(9)N_(2)S_(3),其中芳香结构单元包括1个苯环、6个萘环、2个菲环、2个蒽环、1个四元芳香环、1个五元芳香环、1个吡啶、1个吡咯、1个噻吩。利用Material Studio软件对煤大分子结构模型进行分子力学及分子动力学优化,得到林华煤聚集态分子模型,对优化后的模型进行密度校验、孔隙特征校验和甲烷吸附测试,证明了该模型的合理性。 展开更多

关键词 煤结构 聚集态模型 分子模拟 结构优化 动力学模拟

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胶带运输巷水幕抑制火灾烟气效率影响因素实验研究 被引量：13

7

作者 祁云 齐庆杰 +1 位作者 汪伟 周新华 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期123-129,共7页

针对胶带运输巷火灾时期有毒烟气蔓延严重威胁工作人员的生命安全问题,提出利用水幕阻烟法抑制火灾烟气传播,搭建小尺寸实验台研究水幕对矿井巷道火灾烟气的阻挡效果。通过分析火灾烟气的运移规律,测量温度分布、非水溶性火灾烟气体积... 针对胶带运输巷火灾时期有毒烟气蔓延严重威胁工作人员的生命安全问题,提出利用水幕阻烟法抑制火灾烟气传播,搭建小尺寸实验台研究水幕对矿井巷道火灾烟气的阻挡效果。通过分析火灾烟气的运移规律,测量温度分布、非水溶性火灾烟气体积分数的变化,检验矿井运输巷内设置水幕阻烟的有效性。实验结果表明:水幕开启后,其下游空间烟气体积分数降低,能够有效阻止火灾烟气的扩散;水幕远离烟气源、增加水幕层数、水幕向上喷射、喷头压力增大均能够提高水幕的阻烟效果。实验为矿井巷道等地下建筑的防排烟设计提供了思路,对火灾的救援与人员的疏散具有重要意义。 展开更多

关键词 胶带运输巷 小尺寸实验台 火灾烟气 水幕 阻烟效果

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气液两相喷雾荷质比影响因素实验和预测研究 被引量：6

8

作者 葛少成 孙丽英 +3 位作者 荆德吉 姜彦吉 陈景序 陈曦 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期61-66,共6页

为了提高荷电水雾对微细粉尘的捕集效果,围绕液滴荷质比这一影响粉尘捕集效率的主要因素开展针对性研究。分析水雾荷电过程的路径图,提取影响液滴荷质比的独立因素,并根据不同因素对荷质比影响的显著性设计正交实验,采用多因素回归分析... 为了提高荷电水雾对微细粉尘的捕集效果,围绕液滴荷质比这一影响粉尘捕集效率的主要因素开展针对性研究。分析水雾荷电过程的路径图,提取影响液滴荷质比的独立因素,并根据不同因素对荷质比影响的显著性设计正交实验,采用多因素回归分析的方法对实验数据进行处理。研究结果表明:在因素水平范围内,应用预测模型得出荷质比的最优值为441.66μc/kg,误差小于5%;荷质比与荷电电压、气相射流压力、电极间距呈正相关,与液相射流压力、电极环直径、喷嘴孔径呈负相关;实验结果得出的荷质比计算公式可以用来预测液滴的荷质比,为荷电效果的定量分析提供依据。 展开更多

关键词 水雾荷电 荷质比 正交实验 多因素回归分析

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多层螺旋雾幕技术的喷雾模拟及降尘试验研究 被引量：19

9

作者 荆德吉 徐放 +2 位作者 葛少成 张天 孟祥曦 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期70-76,共7页

为了解决掘进工作面传统喷雾除尘无法有效抑制粉尘扩散的问题,提出了一种将气动喷嘴呈螺旋状布置的多层螺旋雾幕除尘方法。采用k-ω湍流模型与K-H液滴破碎模型,通过Comsol多物理场耦合数值模拟,得出了多层螺旋雾幕速度场分布和粒子轨迹... 为了解决掘进工作面传统喷雾除尘无法有效抑制粉尘扩散的问题,提出了一种将气动喷嘴呈螺旋状布置的多层螺旋雾幕除尘方法。采用k-ω湍流模型与K-H液滴破碎模型,通过Comsol多物理场耦合数值模拟,得出了多层螺旋雾幕速度场分布和粒子轨迹的变化规律,结合模拟结果搭建试验平台,并将多层螺旋雾幕与传统喷雾的除尘效果进行对比分析。以2层雾幕为例的模拟结果显示,喷雾2 s时就会形成明显的2层螺旋状雾幕,10 s后旋转水雾充满整个模拟区域,并且雾滴粒径较传统喷雾更小。试验表明多层螺旋雾幕的除尘效果明显强于自然降尘与传统喷雾,3 min后可将浓度470 mg/m^3左右的粉尘降到4 mg/m^3以下。 展开更多

关键词 多层雾幕 喷雾除尘 喷雾模拟 粒子轨迹

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间歇递增加载条件下裂隙煤体损伤的宏-细观特征

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作者 李金雨 王月然 +2 位作者 赵洪宝 丁姝慧 陈塱迪 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期121-131,共11页

为探究裂隙煤体在真实采动效应下的损伤特征,开展了不同裂隙试样在间歇递增加载条件下的损伤演化规律研究,通过系统分析其力学及声发射特征参量演化规律、宏观裂纹表征及各向位移趋势,最终得出间歇递增加载过程中裂隙煤体损伤的宏-细观... 为探究裂隙煤体在真实采动效应下的损伤特征,开展了不同裂隙试样在间歇递增加载条件下的损伤演化规律研究,通过系统分析其力学及声发射特征参量演化规律、宏观裂纹表征及各向位移趋势,最终得出间歇递增加载过程中裂隙煤体损伤的宏-细观特征。结果表明,(1)试样的承载能力与衰减特征:倾角因素更能影响煤体的损伤程度,岩桥倾角组煤体稳定性更强;各组内部起裂应力、抗拉强度与稳定性排序基本一致。(2)试样的损伤演化及破坏模式:单裂隙组属脆性破坏,位移趋势为Ⅰ型位移场与Ⅲ型位移场耦合相关破坏,双裂隙组属延性破坏,位移趋势为Ⅱ型位移场相关破坏;其中α=60°组损伤最严重且沿次生裂隙扩展。(3)建立了基于声发射特征参量的裂隙煤体损伤模型,并验证了模型的合理性。 展开更多

关键词 安全工程 裂隙煤体 离散元程序 损伤演化 模型表征

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落煤过程中涡旋吹吸式除尘技术数值模拟及试验 被引量：4

11

作者 荆德吉 贾鑫 +3 位作者 张天 孟祥曦 马明星 王志恒 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期121-127,共7页

为治理落煤过程中产生的粉尘问题,基于涡旋气流的生成机制及粉尘粒子在涡旋气流场中的运移特性,提出一种控制落煤过程中粉尘扩散的涡旋吹吸式除尘技术;以落煤塔落煤过程为例,利用数值模拟方法分析涡旋吹吸式除尘气流场的变化特征;搭建... 为治理落煤过程中产生的粉尘问题,基于涡旋气流的生成机制及粉尘粒子在涡旋气流场中的运移特性,提出一种控制落煤过程中粉尘扩散的涡旋吹吸式除尘技术;以落煤塔落煤过程为例,利用数值模拟方法分析涡旋吹吸式除尘气流场的变化特征;搭建仿真试验模型,通过仿真试验研究设备最佳涡旋性能参数,对比分析涡旋吹吸式除尘与单一抽吸除尘的除尘性能。结果表明:落煤过程中形成涡旋气流,大部分粉尘粒子被涡旋集聚,呈螺旋状自下而上运动。最佳吹吸比为4.814时,涡旋气流性能最佳;涡旋吹吸除尘性能高于单一抽吸,单位时间集尘质量浓度分别为314.27、191.94 mg/m^(3),除尘效率分别为93.25%和41.19%,粉尘逃散率分别为6.31%和46.60%。 展开更多

关键词 落煤过程 涡旋吹吸式除尘 落煤塔 数值模拟 除尘技术

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掘进工作面可调控双锥形一体化泡沫降尘装置的实验研究 被引量：4

12

作者 李雨成 郑强 +2 位作者 罗红波 耿峰 单宇轩 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期121-125,共5页

为解决掘进时粉尘浓度高、能见度低的问题,达到改善作业环境并减少对工作人员危害的目的。运用流体力学的涡流和射流原理,研发出可调控双锥形一体化泡沫降尘装置,通过多次模拟实验确定其最佳的技术原理、设计结构及操作方法。凭借系统... 为解决掘进时粉尘浓度高、能见度低的问题,达到改善作业环境并减少对工作人员危害的目的。运用流体力学的涡流和射流原理,研发出可调控双锥形一体化泡沫降尘装置,通过多次模拟实验确定其最佳的技术原理、设计结构及操作方法。凭借系统调节部件设计气-液二相控制面板,实现对气液比的调节与监控。实验表明:通过对阀门的调节,泡沫降尘过程中可以实现气液比的调控,能够产生连续、均匀的泡沫,发泡剂最佳浓度为2.5%,泡沫回收装置能有效的回收积液。全尘、呼尘降尘效率分别达到93.4%和90.2%,起到全面立体控尘的效果。该装置能够对矿井综掘面高效降尘,成泡量与粒径准确控制,实现不同矿井不同粒度尘源的控制。 展开更多

关键词 可调控 双锥形 泡沫降尘装置 结构设计 综掘面

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供风量对褐煤自燃特性参数影响的实验研究 被引量：8

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作者 周西华 牛玉平 白刚 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期31-35,共5页

为研究煤自燃时期生成气体对诱发瓦斯爆炸的影响,选取瑞安煤业4^#煤层褐煤为实验煤样,通过管式炉程序升温和色谱分析仪研究供风量为40、120、200 mL/min时对煤自燃时期生成气体的影响,得到不同温度条件下管式炉出口O2、CO、CO2气体摩尔... 为研究煤自燃时期生成气体对诱发瓦斯爆炸的影响,选取瑞安煤业4^#煤层褐煤为实验煤样,通过管式炉程序升温和色谱分析仪研究供风量为40、120、200 mL/min时对煤自燃时期生成气体的影响,得到不同温度条件下管式炉出口O2、CO、CO2气体摩尔浓度,并计算了褐煤低温氧化阶段耗氧速率、气体生成速率和放热强度与煤样温度之间的关系。结果表明:随着温度升高,煤样的耗氧速率、CO生成速率、CO2生成速率、放热强度与温度之间均呈指数关系变化;煤样的耗氧速率与放热强度呈线性递增关系,相同耗氧速率下,当供风量为120 mL/min时放热强度最大,当供风量为200 mL/min时放热强度最小。 展开更多

关键词 煤自燃 供风量 耗氧速率 CO生成速率 CO2生成速率 放热强度 色谱分析

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超细螺旋雾化喷头降尘技术及其应用 被引量：3

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作者 荆德吉 王志恒 +3 位作者 葛少成 张天 任帅帅 贾鑫 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期82-89,共8页

为解决煤矿粉尘污染问题,根据气水喷雾原理与涡旋气流生成特性,研制一种雾滴粒径小、降尘能力强的新型超细螺旋雾化喷头。首先,利用数值模拟软件探究不同参数下风流导向器内部风流场速度流线分布特征,得到风流导向器最佳螺旋效果参数;然... 为解决煤矿粉尘污染问题,根据气水喷雾原理与涡旋气流生成特性,研制一种雾滴粒径小、降尘能力强的新型超细螺旋雾化喷头。首先,利用数值模拟软件探究不同参数下风流导向器内部风流场速度流线分布特征,得到风流导向器最佳螺旋效果参数;然后,搭建试验平台,测定超细螺旋雾化喷头性能参数;最后,通过超声波干雾抑尘效率对比试验,研究超细螺旋雾化喷头降尘性能,设计一套高效除尘设施,并将其应用于敏东一矿06回风巷。结果表明:当螺旋槽体与锥形壁面的夹角α为30°、风流导向器顶面直径与其高度比d为1.25时,风流导向器定向风流螺旋效果最佳;喷雾压力为0.4 MPa时,超细螺旋雾化喷头的雾化角最大,雾滴数量中占比90%的雾滴直径小于19.7μm,综合雾化性能最优,此时全尘降尘效率为92.18%,较超声波干雾抑尘全尘降尘效率提高10.21%。以超细螺旋雾化喷头为核心的全断面螺旋气动雾幕对呼吸性粉尘的降尘效率为88.8%~91.58%。 展开更多

关键词 超细螺旋雾化喷头 螺旋气流 雾化性能 回风巷 降尘效率

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受限空间N_2对CH_4最大爆炸压力的影响实验与模拟研究 被引量：4

15

作者 贾宝山 肖明慧 +1 位作者 王连聪 李守国 《矿业安全与环保》 北大核心 2018年第2期11-14,20,共5页

为了研究N_2对CH_4最大爆炸压力的影响,选取单组分N_2,根据CH_4燃烧化学动力学原理,利用20 L球形定容弹实验研究了N_2对一定浓度的CH_4最大爆炸压力的影响;应用CHEMKIN模拟软件,选取相同的工况条件,对混合气体爆炸进行了数值模拟,并将... 为了研究N_2对CH_4最大爆炸压力的影响,选取单组分N_2,根据CH_4燃烧化学动力学原理,利用20 L球形定容弹实验研究了N_2对一定浓度的CH_4最大爆炸压力的影响;应用CHEMKIN模拟软件,选取相同的工况条件,对混合气体爆炸进行了数值模拟,并将实验数据与数值模拟数据进行对比。研究结果表明:在邻近CH_4爆炸界限浓度时,随着CH_4浓度的升高,起爆时间也随之增加;在CH_4爆炸上限浓度附近,最大爆炸压力随CH_4浓度升高而降低,在CH_4爆炸下限浓度附近,最大爆炸压力随CH_4浓度升高而升高;最大爆炸压力实验数据与数值模拟数据的变化趋势相似,但数值上偏差较大,并对产生偏差的原因进行了分析。 展开更多

关键词 氮气 甲烷 受限空间 瓦斯爆炸 最大爆炸压力 数值模拟

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不同磁化抑尘剂对煤粉润湿性影响规律的实验研究 被引量：20

16

作者 荆德吉 任帅帅 葛少成 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期107-112,共6页

针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,... 针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,得到抑尘剂种类、浓度与磁化强度对煤粉的润湿性规律。结果表明:未经磁化的高于临界胶束浓度值溶液对煤尘的润湿能力变化不大,阴离子表面活性剂溶液对煤样的润湿能力强于非离子表面活性剂溶液和阳离子表面活性剂溶液;磁化强度为500mT的磁化溶液对煤尘润湿能力达到最佳效果。 展开更多

关键词 磁化水 抑尘剂 接触角 临界胶束浓度

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液氮冻融-微波注热急速冷热冲击下饱水煤力学及渗流特征研究 被引量：2

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作者 马恒 侯双荣 +3 位作者 齐消寒 王品 刘阳 王晓琪 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第6期828-837,共10页

为研究饱水、冻融与温度因素耦合作用下煤岩力学及渗流特征,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,采用非接触式数字图像处理技术开展液氮冻融与微波注热条件下煤岩三轴加载实验。研究结果表明:原始煤岩经液氮冻融、液氮饱水冻融、液氮... 为研究饱水、冻融与温度因素耦合作用下煤岩力学及渗流特征,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,采用非接触式数字图像处理技术开展液氮冻融与微波注热条件下煤岩三轴加载实验。研究结果表明:原始煤岩经液氮冻融、液氮饱水冻融、液氮饱水冻融不同温度处理后,煤岩抗压强度、弹性模量降低,泊松比升高,剪切应变值增大;原始煤岩在压密、弹性、屈服和破坏4阶段应力集中现象无明显变化,但经3种条件处理后,煤岩局部应力集中在破坏阶段出现明显扩增现象;相比于原始煤岩初始渗透率,经冻融处理后煤岩初始渗透率为1.44×10^(-3)μm^(2),增幅较小;经饱水冻融、饱水冻融后50℃、100℃温度处理,煤岩初始渗透率增幅较为明显;经饱水冻融后150℃温度处理后煤岩初始渗透率为7.40×10^(-3)μm^(2),增幅显著提高。研究结果可为深部低渗透煤层瓦斯增透提供指导,对提高井下瓦斯抽采效率具有参考意义。 展开更多

关键词 非接触式数字图像处理 三轴加载 液氮冻融 应力集中 初始渗透率

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含挥发性颗粒物采样装置的设计与实验研究

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作者 李雨成 刘蓉蒸 +1 位作者 赫飞 刘宗桃 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第2期51-56,共6页

为了能够采集、检测环境中的挥发性颗粒物,基于挥发性颗粒物热脱冷凝的物理特性和采样装置的采样原理,设计出含挥发性颗粒物采样装置,并计算了串级冲击采样装置的相关参数;基于电磁的磁性原理和齿轮传动原理设计了自动换膜装置。挥发性... 为了能够采集、检测环境中的挥发性颗粒物,基于挥发性颗粒物热脱冷凝的物理特性和采样装置的采样原理,设计出含挥发性颗粒物采样装置,并计算了串级冲击采样装置的相关参数;基于电磁的磁性原理和齿轮传动原理设计了自动换膜装置。挥发性颗粒物采集影响因素正交实验及采集效率实验结果表明:采样时间、制热温度、制冷温度是影响挥发性颗粒物采集率的主要因素。在采样时间为5 min、制热温度为40℃、冷凝温度为15℃时,挥发性颗粒物的采集率达到60%～80%,总采集率达到80. 21%～90. 79%。该装置能够为实验研究提供一种操作简易、精度较高的挥发性颗粒物收集手段。 展开更多

关键词 挥发性颗粒物 串级采样装置 滤膜 自动换膜装置 正交实验

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露天煤场不同粒径煤尘扬尘实验研究 被引量：8

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作者 马明星 荆德吉 +2 位作者 陈曦 葛少成 李雪聪 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第1期12-17,共6页

为研究露天煤场不同粒径沉积煤尘的扬尘规律,根据风洞实验和相似模拟实验基本原则搭建煤尘起尘实验装置,对露天煤场不同条件下不同粒径组成的沉积煤尘的扬尘现象和规律进行研究.采用最小二乘法和高斯牛顿法对实验数据进行回归分析.实验... 为研究露天煤场不同粒径沉积煤尘的扬尘规律,根据风洞实验和相似模拟实验基本原则搭建煤尘起尘实验装置,对露天煤场不同条件下不同粒径组成的沉积煤尘的扬尘现象和规律进行研究.采用最小二乘法和高斯牛顿法对实验数据进行回归分析.实验结果表明:沉积煤尘的起尘量随粒径的增大呈现起尘量先增大后减小的规律,当煤尘粒径接近0.23 mm,煤尘的起尘量最大,实验30 min最大值为16.4 kg;煤尘粒径小于0.115 mm,煤尘的起尘量极小试验最小值为0.003 kg.回归分析得出平均粒径在0~0.23 mm范围内的不同含水质量分数的圆锥形煤尘静置在不同风速条件下煤尘起尘量的数学关系式.保证粉尘的含水质量分数在6%以上,煤尘所处的环境风速小于4 m/s可以有效地降低煤尘的二次扬尘. 展开更多

关键词 煤尘 风洞实验 相似实验 起尘量 回归分析

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融合多尺度特征的轻量化煤炭输送带异物检测方法 被引量：5

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作者 马恒 刘利灿 高科 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4617-4629,共13页

煤炭输送带是煤矿开采过程中的主要运输设备,在工作过程中不可避免地有大块矸石、锚杆、木板等异物混入,易造成由皮带撕裂、落煤口堵塞导致的重大安全事故。针对井下色彩辨识度低、前后景对比度差及煤炭与异物间遮挡重叠导致物体边缘特... 煤炭输送带是煤矿开采过程中的主要运输设备,在工作过程中不可避免地有大块矸石、锚杆、木板等异物混入,易造成由皮带撕裂、落煤口堵塞导致的重大安全事故。针对井下色彩辨识度低、前后景对比度差及煤炭与异物间遮挡重叠导致物体边缘特征丢失等检测难题,设计了一种融合多尺度特征的轻量化煤炭输送带异物检测方法。首先,基于一种具有压缩激励模块的残差视觉网络(Residual Vision Transformer with Squeeze-and-Excitation Block,RepViTSEBlock)的架构,融合高效多尺度注意力(Efficient Mult-Scale Attention,EMA),构建出C2f_RVB_EMA轻量化结构,利用跨空间学习策略与全局特征建模能力,在提升检测精度的同时大幅度减小网络复杂度;其次,将感受野注意力卷积(Receptive Field Attention Convolution,RFAConv)与卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)结合得到RFCBAMConv,并嵌入到双向特征金字塔网络,通过空间和通道两个维度赋予卷积注意力权重,提高模型对煤炭输送带中异物的关注度,减少计算开销;同时,为了能够精确地识别出多个异物相互堆叠情况下目标的轮廓信息,构建出基于解耦头结构的Detect_SEAM目标检测头;最后,使用Focaler-IoU回归损失函数替换Complete-IoU函数,有效提升了回归框的精度。为避免理想条件对试验造成的影响,采用井下输送带工作的真实图像作为试验数据集。试验结果表明,输送带异物检测模型的平均精度mAP@0.5达到88.20%,相较于基准模型提高了4.60百分点,而参数量与计算量仅为2.51×106和6.60×109,有利于在矿井等复杂条件下部署,为煤炭的高效开采运输提供安全预警。 展开更多

关键词 安全工程 煤炭输送带 多尺度特征融合 异物检测 注意力机制 残差网络 轻量化

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