试验研究

  • 煤与页岩中瓦斯解吸特性对比实验研究

    刘浩;侯吉峰;姜永东;宋晓;赵丽娟;

    为了分析煤与页岩中瓦斯解吸特性,以四川盆地龙马溪组黑色页岩和重庆南桐煤矿无烟煤为研究对象,利用瓦斯吸附/解吸装置,开展了不同温度条件下的瓦斯解吸实验,研究结果表明:瓦斯初始解吸速率极快,随着时间的增加,解吸速率逐渐减小,解吸量最终达到最大值;随着温度的增加,瓦斯最终解吸量增大,煤的解吸量增幅明显大于页岩;同等条件下煤在瓦斯解吸量和解吸时间上大于页岩,但页岩的瓦斯解吸速率大于煤。基于渗透模型,通过引入曲率的概念,将瓦斯解吸过程划分为急速解吸、快速解吸、缓慢解吸、极缓解吸4个阶段。

    2018年03期 v.45;No.239 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 419K]
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  • 地面钻孔抽采对采空区瓦斯运移及自然发火的影响数值模拟研究

    温良秀;高科;刘剑;

    地面钻孔抽采导致采空区漏风增加,采空区内瓦斯及氧气浓度分布发生变化,影响采空区自燃危险性。采用数值模拟的方法,对不同钻孔抽采量和抽采位置条件下采空区氧化带宽度及瓦斯浓度分布情况进行了模拟,研究结果表明,经地面钻孔抽采后,采空区两侧瓦斯浓度降低,高浓度瓦斯位置整体后移,但自燃氧化带宽度随之增加。随着抽采流量增加,瓦斯浓度降低,氧化带宽度增加;在靠近工作面及采空区深部位置布置钻孔进行联合抽采时,瓦斯浓度及自燃氧化带分布较为理想。采用多孔联合抽采方式时,在合理的布孔间距和抽采流量条件下,既可以降低采空区瓦斯浓度又能控制自燃氧化带宽度范围,能够有效解决采空区瓦斯涌出与自然发火问题。

    2018年03期 v.45;No.239 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2381K]
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  • 基于煤质工业分析指标的煤尘云最低着火温度预测模型构建

    李雨成;赵晓涛;刘天奇;

    为探究利用煤质工业分析指标预测煤尘云最低着火温度的可行性,开展了煤的工业分析指标测定与煤尘云最低着火温度试验。应用主成分回归方法分析了22种煤样的工业分析指标与煤尘云最低着火温度之间的关系,结果显示:不同煤质工业分析指标与煤尘云最低着火温度之间均存在高度的相关性,提取出三大主成分因子分别为固定碳因子、水分因子、挥发分因子,并构建出回归预测模型。该预测模型的预测结果与试验所测数据相比,误差小于5%,同时由挥发分因子前的系数为负数可知,挥发分越高对应的煤尘云最低着火温度就越低,这与实际情况一致,证实了所建模型的可靠性。

    2018年03期 v.45;No.239 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 139K]
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  • 粉煤灰膏体充填主要参数对上覆岩层控制的模拟研究与比较分析

    何荣军;熊云威;陈玉涛;杜运夯;

    粉煤灰膏体充填开采是目前最为有效的控制上覆岩层破坏的开采技术之一。结合邢台矿区实际情况,建立数值模型,就充填体强度和充填率这2个最主要充填参数对上覆岩层控制的影响程度进行了数值模拟研究,并比较分析了两者对地表下沉值的影响规律。结果表明,充填体强度对地表的最大下沉量起着重要的作用,保证足够高的充填率是分层膏体充填开采达到预期效果的重要前提。当充填体强度为1.5~3.0 MPa时,地表最大下沉值随强度的减小呈线性增大,而充填体强度小于1.5 MPa时,地表最大下沉值迅速增大;充填率减小,地表下沉值逐渐增大,且变化的幅度基本是均匀的。

    2018年03期 v.45;No.239 16-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 185K]
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  • 干湿循环对含瓦斯煤渗透率的影响

    王倩;卢明玥;王维忠;

    为了研究干湿循环对含瓦斯煤渗透率的影响,采用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,对原煤试样进行了不同平均有效应力、不同干湿循环次数条件下的渗流实验。研究结果表明:在恒定温度和干湿循环次数下,煤样的渗透率随平均有效应力的增加呈对数函数关系减小;平均有效应力对渗透率的敏感性系数随煤样干湿循环次数的增加而增加,随平均有效应力的增加而减小;在恒定温度和平均有效应力下,随煤样干湿循环次数的增加,煤样渗透率增加,且煤样渗透率和干湿循环次数关系可以用线性函数表示;干湿循环次数越多,煤样的吸水性越强,饱和含水率越大。

    2018年03期 v.45;No.239 20-23+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
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  • 强冲击矿压矿井综放开采覆岩破坏规律研究

    郭小铭;刘英锋;李超峰;

    针对当前综放开采条件下强冲击地压对导水裂缝带发育高度的影响不明确问题,以典型冲击地压显现矿井——胡家河煤矿为研究对象,采用简易水文观测(钻液漏失量、水位观测)、钻孔彩色电视窥视等实测手段,探测综放开采条件下顶板导水裂缝带发育高度,结合数值模拟方法,得出冲击地压显现矿井顶板覆岩破坏规律。对比研究区域内开采条件相似矿井的覆岩破坏规律,分析了冲击地压显现矿井与常规矿井顶板导水裂缝带发育高度的差异,可为强矿压显现矿井水害与矿压联合防治工程提供依据。

    2018年03期 v.45;No.239 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K]
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  • 不同燃烧压力下煤粉富氧燃烧特性试验研究

    魏亚玲;

    为了研究不同燃烧压力下煤粉的富氧燃烧特性及烟气成分,运用加压固定床燃烧反应试验系统对不同燃烧压力下的煤粉进行了富氧燃烧试验,结果表明:随着燃烧压力的增大,燃烧中心的温度也随之增大,当燃烧压力大于3.0 MPa时燃烧中心的最高温度不再明显增大,维持在750℃左右;随着燃烧压力的增大,煤粉的着火时间不断缩短,煤粉的燃尽时间先减小后增加,当燃烧压力大于3.0 MPa时,煤粉的着火时间与燃尽时间随着压力的增大不再发生明显的变化;随着煤粉的燃烧,O_2浓度先下降后上升,最后达到进气浓度,当燃烧压力大于3.0 MPa时,O_2浓度在前3 min内的降速较快,说明在此工况下的煤粉燃烧剧烈;CO_2浓度先下降后上升再下降达到进气浓度;CO浓度先上升后下降,随着燃烧压力的增加,燃烧过程中产生的CO浓度降低。

    2018年03期 v.45;No.239 29-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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  • 煤炭开采沉陷与积水对土壤特性的影响研究

    张沛沛;刘怡真;

    在高潜水位矿区,研究煤炭开采造成的土壤退化规律为耕地报损提供理论参考。通过野外原位监测和室内实验分析,对开采沉陷水域周围不同位置土壤的含水率、p H值、养分含量、酶活性进行了研究。结果表明:采煤沉陷水域周围土壤受到地下水和侧渗水的侵蚀,同时又处于沉陷坡的底部,土壤肥力呈现沉积效应;土壤的物理化学特性影响着土壤的酶活性,土壤蔗糖酶与有机碳、脲酶与全氮表现出相同的规律性;开采沉陷与积水改变了土壤的特性。该研究对于指导矿区土地复垦和维护国家粮食安全具有重要的意义。

    2018年03期 v.45;No.239 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 120K]
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  • 基于WPD-SVD的矿山微震信号特征提取及分类方法

    杨晨;吴建星;

    为减少人工识别矿山微震事件的工作量,提出了基于小波包分解(WPD)和奇异值分解(SVD)提取微震信号特征的方法。首先对爆破震动、岩体破裂、机械干扰和电干扰等4种信号进行4层小波包分解,再利用奇异值分解计算第4层节点上小波包系数构成矩阵得到奇异值。以奇异值为特征值,建立16维特征向量,利用支持向量机(SVM)对400组矿山现场微震信号进行了训练和分类。研究结果表明:与爆破震动、岩体破裂和电干扰信号相比,机械干扰信号的奇异值的差异性最大;SVM的分类正确率达到94.5%,取得了理想的分类效果。

    2018年03期 v.45;No.239 37-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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开发设计

  • 超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用

    周川云;黄强;张明明;张远征;

    针对在煤矿高湿、高粉尘复杂环境下,现有矿用风速检测技术难以高精度测量低风速的情况,为实现对煤矿巷道风速0~0.3 m/s区间的高精度测量,克服传感器安装角度对风速测量精度的影响,提出将超声波时差法测风原理应用于煤矿风速测量的新方案。介绍了一种新型超声波传输时间精密测量算法,并优化了超声波立面对射探头结构和低功耗驱动方法。实验结果表明:该超声波时差法检测系统实现了对煤矿风速0~15.0 m/s的高精度测量,能够较好地满足煤矿使用要求,具有良好的经济效益。

    2018年03期 v.45;No.239 42-45+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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  • 基于β射线法的烟尘浓度直读检测技术及实验

    赵政;

    分析了基于β射线法的烟尘浓度检测技术的基本原理,根据固定污染源现场烟尘的排放情况,设计出烟尘采集专用采样枪,并基于孔板流量技术实现了等速采样;为保证后续准确采样,设计了加热和保温机构,研制出反传统的采测一体机构;利用基于该直读检测技术的样机,开展了为期3个月的测试实验。实验结果表明,在整个实验周期内,其检测误差均小于10%,基于β射线法的烟尘浓度直读检测技术能够适用于排放烟尘的现场快速检测。

    2018年03期 v.45;No.239 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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应用技术

  • 多气源掺混技术在高河煤矿低浓度瓦斯蓄热氧化发电项目中的应用

    张群;

    为了确保高河煤矿低浓度瓦斯蓄热氧化发电机组的安全稳定运行,并实现发电项目降本增效的目的,需要将煤矿乏风与抽采瓦斯进行安全、稳定、均匀、高效混配。采用基于动态连续掺混系统的多气源掺混技术,分析了不同气源的瓦斯流量、压力、浓度等参数特征和掺混系统之间的影响规律,并根据各管道传感器与阀门调节对掺混效果的影响,得到了有效的操作流程和关键技术参数。结果表明:基于动态连续掺混系统的多气源掺混技术实现了热态下(氧化炉RTO、锅炉、汽轮机、发电机组及电能上网等系统不停机且稳定运行)掺混系统按需自由切换并合并各路气源,从而确保瓦斯发电机组的稳定运行,同时降低运行成本,增加了发电收入。

    2018年03期 v.45;No.239 51-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 963K]
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  • 基于改进果蝇优化BP神经网络的冲击地压预测

    刘晓悦;李朋园;

    针对煤矿开采过程中存在非线性、强耦合性等特点导致的动力灾害难以预测的问题,引入一种候选解的线性生成机制(LGMS)、混沌搜索、粒子群算法(PSO)和模拟退火算法(SA)修正果蝇算法(IFOA),利用改进后的果蝇优化算法良好的搜索全局最优解的能力,自适应地调整BP网络的权值和阈值,建立了煤岩冲击地压灾害预测模型。以唐山开滦煤矿样本数据为例进行仿真验证,结果表明其鲁棒性和测量精度明显提高,且网络具有较强的收敛性能和优化能力。

    2018年03期 v.45;No.239 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 796K]
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  • 基于PCA-Fisher判别分析模型的煤与瓦斯突出危险等级预测方法研究

    陈建平;董军;吕相伟;

    为了提高煤与瓦斯突出预测精度,选取瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯放散初速度等11个因素作为判别指标,将煤与瓦斯突出强度分为无突出、小型突出、中型突出、大型突出4个等级。利用贵州黔西北煤矿资料中的28组数据作为训练学习样本,建立了煤与瓦斯突出危险等级预测的PCA-Fisher判别分析模型,再利用资料中其余6组数据作为预测样本,对该模型进行检验和应用,并与BP神经网络模型和Fisher判别模型的判别结果进行比较。结果表明:PCA-Fisher判别模型具有更高的准确性和可靠性,可以对煤与瓦斯突出危险等级进行有效预测。

    2018年03期 v.45;No.239 61-66+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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技术经验

  • 高家堡煤矿采煤工作面矿压显现规律研究

    马骥;王胜;邓磊;

    高家堡煤矿101工作面不同开采阶段采用不同的开采方式,基于对该工作面液压支架工作阻力现场监测数据,结合矿山压力理论,对101工作面矿压显现规律进行了分析研究。结果表明:101工作面在综采条件下,直接顶厚度为11.5 m,初次垮落步距平均为24.7 m,基本顶厚度为9.9 m,初次来压步距为47.0 m;在综放开采条件下,直接顶厚度为17.9 m,采场在"岩—矸"结构的保护下推进,结构上方的岩层对采场矿压显现没有明显影响,不存在明显的周期来压现象。说明工作面矿压显现规律不仅与覆岩的组成和结构有关,还与采煤方法特别是实际采出的煤层厚度密切有关。

    2018年03期 v.45;No.239 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 837K]
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  • 城郊煤矿某工作面大型断层防水煤柱留设研究

    丁亚恒;赵宝林;李晶峰;朱术云;

    为了探究城郊煤矿深部某工作面对于大型断层防水煤柱留设的合理性和可行性,在参考相关文献的基础上,建立了该工作面与断层之间的关系工程地质模型。结合相关规范,分析计算了不考虑断层破碎带和考虑采动破坏带范围2种情况下的该大型断层防水煤柱宽度具体留设值,2种计算结果的最大值均大于永煤公司2006年规定的宽度,最大相差约227.5 m。最后与实际留设的煤柱宽度进行了对比,发现考虑断层带宽度和采动底板破坏带范围的计算结果更接近矿井实际条件。

    2018年03期 v.45;No.239 72-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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  • 高抽巷瓦斯抽采参数及异常特征研究

    郑吉玉;王公忠;韩剑;

    介绍了高抽巷瓦斯抽采的相关理论,结合现场实际确定了合理的高抽巷瓦斯抽采参数,包括抽采负压、抽采层位和水平距离。研究结果表明:负压过大或过小都不利于高抽巷瓦斯抽采,负压在12~15 k Pa内较为合适;根据现场观测,高抽巷布置在距煤层顶板49~54 m时瓦斯抽采效果较好;基于"O"形圈理论,水平距离确定为35.1 m。针对高抽巷瓦斯抽采过程中出现的异常现象,分析了其产生的原因,间接证明了所选参数的合理性。

    2018年03期 v.45;No.239 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 659K]
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  • 基于信念网络的岩爆倾向性预测模型研究

    赵亚东;杨帆;张庆;张宁;

    为了在岩爆预测精确度和工程实用性之间寻找平衡点,提出基于信念网络的岩爆等级预测模型,综合考虑岩爆的发生机理和目前已有的判别依据,选取最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值等因素作为评价指标。在专家论证的样本数据集的基础上,采用梯度下降法对输入不完备信息进行预测优化;应用NETICA软件对已有的样本信息进行统计训练后获得节点间的概率分布,分析了各判据节点与目标节点的敏感度。利用该预测模型对工程实例进行分析预测,验证了模型的可行性,为岩爆等级预测提供一种新的方法和途径。

    2018年03期 v.45;No.239 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 塑料生产车间粉尘治理技术研究及应用效果

    蔡樱;

    分析了塑料生产过程中的粉尘来源,以及产尘特点及粉尘逸散规律,根据塑料生产车间现场的实际情况,设计出适合于现场生产线的除尘系统。基于通风阻力、风量的计算结果,设计出适宜工人操作的吸尘罩,并选用了大风量的风机及高效的湿式除尘器。该除尘系统运行后,塑料生产车间的总粉尘质量浓度降低至3 mg/m3以下,降尘效率高达98%,除尘效果较好。

    2018年03期 v.45;No.239 86-89+93页 [查看摘要][在线阅读][下载 659K]
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  • 基于震源机制的煤矿采动主应力场反演分析

    李守锋;屈英;

    矿井岩体应力场属性是冲击地压防治需考虑的重要因素,而开采扰动可使原岩应力场变异,故在掌握原岩应力场属性的同时,应用震源机制解答方法,以华亭煤矿250104工作面回采、250105工作面掘进时55个强度较高、震相清晰的矿震为基础,对矿井采动应力释放规律进行反演,分析了矿井采动应力场及其演化过程,进而反映受采动影响矿井应力场的调整和再平衡过程,并通过与现场地应力测量结果比较,认清矿井冲击地压发生机理,采取针对性较强的冲击地压防治措施,有效减轻了矿井冲击地压灾害。

    2018年03期 v.45;No.239 90-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 488K]
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  • 大采高综放窄煤柱回采巷道围岩控制技术及效果分析

    范华霄;

    为了实现塔山煤矿8101大采高综放工作面5101辅运回风巷侧小煤柱的稳定与巷道安全的目的,基于该巷道生产地质条件,利用现有巷道支护理论与围岩控制技术,对5101辅运回风巷采用锚网索加强支护与超前支护,利用顶板钻孔水压致裂方法对基本顶关键岩层进行超前处理,并对小煤柱进行注浆加固处理。实践结果表明,对5101辅运回风巷采取的围岩控制技术取得了较好的支护效果,能够保证8 m窄煤柱的稳定和工作面的安全生产。

    2018年03期 v.45;No.239 94-97+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K]
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  • 下分层巷道掘进过煤层顶板压力破碎区注浆技术与现场应用

    郝阳军;郭亮;田元帅;武成浩;李日富;

    针对下分层煤巷掘进工作面因巷道顶板破碎,导致锚杆支护锚固力、预紧力无法达标,掘进过程中易发生冒顶及煤顶垮落等问题,为消除作业安全隐患,提高工作面掘进效率,在沁秀公司岳城煤矿3号煤层Ⅲ1216运输巷工作面掘进过程中应用超前预注浆技术,以提高巷道围岩的稳定性。介绍了注浆钻孔的施工参数及注浆工艺,现场应用效果表明,超前注浆增加了工作面前方煤层顶板的完整性及强度,改变了顶板受力状态,提高了工作面过顶煤受压破碎区掘进作业的安全性,单班掘进效率提高了200%,巷道总体掘进速度提高了20%。

    2018年03期 v.45;No.239 98-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 并行电法在倾斜厚煤层工作面“三带”探测中的应用

    刘军;

    为了指导新疆某高瓦斯倾斜厚煤层综采工作面的瓦斯灾害治理工作,采用并行电法探测了该矿1E401综采工作面的"竖三带"分布情况,并对钻孔电极电流及电阻率数据进行了反演,分析解释了并行电法探测数据。结果表明:1E401工作面垮落带高度为13.0 m,裂隙带高度为44.0 m,弯曲下沉带高度为44.0 m以上范围,垮落带高度与采高之比为3.25,裂隙带高度与采高之比为11,探测值与理论计算值基本吻合,工作面采动应力超前影响最大距离为60.0 m。

    2018年03期 v.45;No.239 102-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2697K]
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问题探讨与综述

  • 乌东煤矿瓦斯赋存主控构造特征分析

    周俊;

    针对新疆乌东煤矿南北采区瓦斯赋存规律差异明显的现象,结合矿区构造特征,对乌东煤矿瓦斯赋存主控构造特征进行了分析。通过地质构造演化分析、井下瓦斯参数测定、井下采煤工作面瓦斯涌出量数据统计,确定了碗窑沟逆冲断层及其反冲断层F3-4、八道弯向斜为乌东煤矿的瓦斯赋存主控构造。结果表明:主控构造将矿区分为3个瓦斯地质单元,七道弯背斜低瓦斯区工作面相对瓦斯涌出量为0.65 m3/t,八道弯向斜北翼高瓦斯区工作面相对瓦斯涌出量为9.59 m3/t,八道弯向斜南翼低瓦斯区工作面相对瓦斯涌出量为1.41 m3/t。乌东煤矿瓦斯赋存分带、瓦斯灾害危险性分布受主控构造控制明显。

    2018年03期 v.45;No.239 108-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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  • 动态连续混气系统均匀度检测方法探讨

    逄锦伦;

    为了方便、快捷、准确地测量混气均匀度,通过研究现有的混气技术及检测手段,提出了2种适合大规模动态连续混气的混合气体均匀度连续检测的方法,并对2种检测方法的检测原理、检测方案及优缺点进行了分析比较,认为检测方法一容易实现,更适用于现场实际和出厂检验,检测方法二适用于混气规模较大、检测点样本较多的场合。

    2018年03期 v.45;No.239 112-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
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  • 淮南顾桥矿区绿色矿山建设探讨

    张琪;刘辉;

    为减少地下开采对生态环境的破坏及合理利用固气废弃物,以淮南顾桥矿区为例,简述了对其进行绿色矿山建设过程中的指导思想与框架,介绍了建设过程中对矿井水、瓦斯、煤矸石、粉煤灰、沉陷地的处理,以及绿色矿山建设过程中的一些保障措施;形成了"水资源综合利用—固体废弃物资源化处理—瓦斯抽采与利用—沉陷区综合治理"的综合矿山产业链模式,可为其他矿区的绿色矿山建设提供参考。

    2018年03期 v.45;No.239 116-119+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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  • 风窗对风压及风量调节的影响分析

    许克南;王佰顺;

    为了分析风窗对风压和风量调节的影响,基于压能守恒方程和风压特性曲线,推导出风窗增设前后压能变化的表达式。以新集二矿局部巷道供风不足为基础,通过数值模拟巷道有无风窗的情况,得出增设风窗不会改变流入矿井的总风量,只会改变流入各条巷道风量的比例;会增大其所在支路的风流压力,降低风路的风量,同时增大与其并联风路的风量。结合工程实践,以某矿通风系统的改造为例,验证了风窗增设会改变各条巷道的风流压力和入口的风量,为现场风窗的调整提供了理论基础。

    2018年03期 v.45;No.239 120-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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安全管理

  • 2007—2016年全国煤矿瓦斯灾害事故发生规律分析

    刘业娇;袁亮;薛俊华;田志超;

    为了研究全国煤矿瓦斯灾害事故发生规律,采用数据统计法,从煤矿企业性质、瓦斯事故类型、瓦斯事故等级和瓦斯事故发生地域4个方面,对2007—2016年期间389起煤矿瓦斯灾害事故进行综合分析,通过趋势图和柱状图直观显示了近10年全国煤矿瓦斯灾害事故的发生特点和规律,并对瓦斯事故多发的原因进行深入分析,提出了瓦斯事故的预防对策和措施。

    2018年03期 v.45;No.239 124-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
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