摘要：为了有效防控隧道瓦斯事故,基于2000—2023年21起我国国内(不含港澳台)隧道瓦斯事故统计数据,从时间、类型、地域、等级以及事故致因“2-4”模型,共5个维度分析隧道瓦斯事故发展规律及特征。研究结果表明:5月、9月和11月是隧道瓦斯事故高发期,隧道瓦斯事故类型以瓦斯爆炸为主,四川、贵州和重庆是隧道瓦斯事故高发地区,隧道瓦斯事故等级以一般事故为主,防控特别重大事故是降低死亡率的关键;支护措施设计或管理不当、线路短路或老化、瓦斯监测监控设备故障是导致隧道瓦斯事故主要的直接原因;安全意识不高和安全心理不佳产生的侥幸心理是最为突出的间接原因;根本原因主要是安全检查制度执行不到位;根源原因是安全文化建设不足,9类安全文化元素欠缺;同时,针对隧道瓦斯事故发展规律及事故致因,提出有效预防对策及措施。研究结果可为防控隧道瓦斯事故提供参考。

摘要：现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一,而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响,结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系,基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理,提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示:(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形,但是无法控制巷道不发生变形,即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形,即“给定变形”,且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显,而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此,锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中,因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及其力学响应的差异性决定了巷道支护方式必须差异化设计。

摘要：为解决煤矿瓦斯爆炸风险分析中不确定性处理的不足和指标权重模糊性的难题,基于贝叶斯网络及博弈论提出了一种瓦斯爆炸风险评估方法。首先,基于专家经验和事故致因理论构建瓦斯爆炸风险拓扑结构模型,同时通过博弈论方法优化专家的主客观权重,然后基于模糊集理论计算风险因素的先验概率和条件概率;其次利用贝叶斯推理技术计算瓦斯爆炸发生的概率和风险因素的后验概率分布;最后通过敏感性分析和关键致因链分析,找出影响瓦斯爆炸关键性风险因素和关键风险路径。案例研究表明:山东省某煤矿工作面瓦斯爆炸发生的概率为6.5%,而导致瓦斯爆炸的主要点火源为电气故障、岩石间摩擦、放炮火花以及煤自燃;导致瓦斯超限最主要的原因为通风系统缺陷和通风系统设计。通过敏感性分析可知,通风系统缺陷和电气故障这两因素最为敏感。通过关键致因链分析可知,路径为电气故障→通风系统缺陷→通风措施→瓦斯控制措施→瓦斯超限和路径为电气故障→电火花→点火源的组合导致瓦斯爆炸发生可能性最大,相比于正常情况下,瓦斯爆炸发生的概率增加了301.5%。同时基于博弈论组合赋权法在提升指标权重的客观性和准确性上具有综合优点,评估结果符合煤矿实际情况。

摘要：小间距顶管过程中,由于管-管相互作用的影响,使得管周土压力分布与单管顶进土压力分布模式产生差异,从而造成小间距顶管荷载确定、结构计算及顶力估算与控制等设计施工难题.结合数值模拟反分析,基于太沙基土压力理论和极限平衡理论,假设了土体松动线和上部既有顶管的支挡作用线,进一步构建了小间距平行顶管管道拱顶垂直土压力的计算方法.基于构建的土压力计算方法,分析了土体抗剪强度、管径、管间距等对新建顶管拱顶土压力的影响,并与不考虑既有顶管影响的土柱理论和太沙基理论计算值进行了对比.计算结果表明:土体抗剪强度越大,新建顶管拱顶垂直土压力越大,而其侧面的土压力越小;抗剪强度较大时,新构建方法计算拱顶土压力小于太沙基理论计算结果,抗剪强度较小时,新构建方法计算拱顶土压力大于太沙基理论计算结果;顶管埋深增加时,新建顶管拱顶土压力增加,相较于土柱理论和太沙基理论,新构建方法计算的新建顶管拱顶土压力增量最小;随着管间距增加,新建顶管拱顶土压力越来越大.

摘要：为及时发现化工园区火灾事故,降低事故损失,利用卷积神经网络(CNN)建立化工园区火灾实时检测系统。基于CNN-YOLOv5算法训练化工园区火灾数据集和普通火灾数据集,分析对比2个数据集的损失值、召回率、精度和类别平均精度。其中,化工园区火灾数据集的损失值和召回率略低,但精度和类别平均精度高于普通火灾数据集,证明通过CNN检测化工园区火灾的可行性。结果表明:基于火灾检测结果,借助PyQt5程序框架设计化工园区火焰图像识别软件系统,可实现对化工园区火灾火焰图像和视频的识别应用,扩大该方法适用范围。基于CNN的YOLOv5目标检测算法可以实时检测化工园区火灾,其检测方法具有便携性、检测结果具有可靠性,可提高化工园区的安全管理水平。

摘要：为掌握结构参数对内混式空气雾化喷嘴雾化特性和降尘效率的影响规律,从而获得经济合理的喷嘴结构参数,采用自行设计开发的喷雾降尘试验平台,应用正交设计方法,开展了不同结构参数组合下的喷嘴雾化特性及降尘效率试验。试验结果表明:随着液体帽注水孔直径的增大,喷嘴水流量不断增加,而气流量不断减小;喷嘴气流量随液体帽注气孔数量增加而增大,喷嘴水流量受液体帽注气孔数量的影响较小。当逐渐增大注水孔直径时,索太尔平均粒径(Dsm)不断增大;Dsm随着注气孔数量的增加呈现出先减小后增大的变化规律,当注气孔数为4时达到最小值,雾化效果最好;空气帽出口直径为2.0 mm和2.5 mm时,喷嘴雾滴粒径较小。全尘和呼吸性粉尘降尘效率均随着液体帽注水孔直径和注气孔数量的增加呈现先增大后减小的变化规律,并分别在注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4时获得最佳的降尘效果;随着空气帽出口直径的增大,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均有所提高,但空气帽出口直径大于2.0 mm后,降尘效率增幅较小。综合考虑喷嘴雾化特性参数和降尘效率,对于喷嘴空气帽,其出口直径应选择2.0 mm;对于喷嘴液体帽,注水孔直径为1.5 mm和注气孔数量为4时较为合理,能够获得最高的降尘效率。工业应用现场采用以上结构参数组合的喷嘴较为合理,该种结构参数组合的喷嘴在耗气量和耗水量较低时,能获得较小的雾滴粒径和较高的降尘效率。

摘要：为增强雾滴捕获粉尘的性能,提高喷雾降尘效率,提出微纳米气泡强化喷雾降尘的方法。以微纳米气泡水和润湿性差的焦煤粉尘为研究对象,通过实验研究微纳米气泡水的基本特性及其对粉尘的吸附和润湿性能。基于自行设计的喷雾降尘实验平台,对比微纳米气泡水与自来水的喷雾降尘效率。实验结果表明:微米级的气泡能短暂存在于水中,而纳米级的气泡能长期存在于水中;微纳米气泡水比超纯水的Zeta电位高,带电荷的气泡能有效附着粉尘;微纳米气泡水比自来水的表面张力低5.5 mN/m,随着微米级的气泡逐渐破裂,微纳米气泡水的表面张力缓慢增大;微纳米气泡水比自来水对焦煤颗粒的接触角小4.58°,微纳米气泡增强了水润湿焦煤颗粒的性能;随接触时间增加,微纳米气泡水和自来水对焦煤颗粒的接触角均不断减小,且微纳米气泡水减小的速率更大;微纳米气泡水是非稳态体系,比自来水更易蒸发;微纳米气泡水相对于自来水作为喷雾介质,可提高喷雾周围的负氧离子浓度;随着X形旋流压力喷嘴供水压力逐渐增加,微纳米气泡水和自来水喷雾的雾滴粒径均减小;喷嘴供水压力相同,微纳米气泡水喷雾粒径比自来水喷雾粒径小,但雾滴粒径差距不大;随着供水压力增加,喷嘴降尘效率不断增大,且微纳米气泡水比自来水喷雾降尘效率大;微纳米气泡有助于粉尘的润湿和凝聚,更有利于捕获呼吸性粉尘。

摘要：矿井排风蕴含大量低温热能和粉尘。利用扩散塔喷淋装置,可回收矿井排风热能并捕集排风中的粉尘。针对上喷式扩散塔喷淋装置内排风与上升和下落水滴群传热传质问题及水滴群洗涤含尘排风问题,构建并验证了装置热回收及除尘理论模型。在MATLAB平台上利用四阶-五阶Runge-Kutta算法对模型进行求解,获得装置内空气温度、湿度、水滴温度、水滴速度、雷诺数、传热系数、传质系数、粉尘浓度沿扩散塔塔高分布及不同直径尘粒绕单个液滴运动轨迹。研究结果表明,上升水滴传热系数和传质系数在水滴上升过程中先减小后增大,下落水滴的传热系数和传质系数在水滴下落过程中逐渐增大并趋于稳定;上升水滴的温度变化、传热系数及传质系数小于下落水滴,表明上升水滴群对热回收的贡献小于下落水滴群。喷嘴上部区域传热效果优于喷嘴下部区域,为提高装置热回收性能,应延长喷嘴上部换热区域;当气液间相对速度增大时,单个水滴的尘粒捕集效率增大;受气液间相对速度的影响,下落水滴群对除尘的贡献大于上升水滴群;尘粒直径越小,粉尘数浓度在最大液滴上升高度附近的变化速率就越快;除尘效率随着尘粒直径的增大而增大,在风速4 m/s、水滴直径1.7 mm、水滴速度6.5 m/s,水汽质量比0.56的情况下,装置对2.5,5.0和10.0μm直径尘粒的除尘效率分别为29.2%,73.4%和87.6%。上喷式扩散塔喷淋装置热回收与除尘理论模型的构建和求解为装置性能评估、特性分析、参数设计及运行管理奠定了理论基础。

摘要：为了提高矿用通风服的降温效果,探究矿用通风服衣内空间参数与服装宽松度对人体舒适度的影响,结合人体着装通风服在静止状态下的结构特征分析三种矿用通风服微空间风速及温度分布,以探寻降温性能最佳管路结构。设计宽度维度分别为110 cm、118 cm、126 cm(S码、M码、L码)的矿用通风服,探讨在不同运动速度时不同宽松度下的矿用通风服微空间气流变化和温度分布,并根据微空间参数评估静止时三种管路结构、运动时最佳管路结构在不同宽松度下的矿用通风服微空间局部热舒适。结果表明:螺旋型通风服的衣下微空间风速分配均匀,降温效果最佳;服装宽松度对微空间温度的影响较显著,通过预计平均热感觉指数(Predicted Mean Vote,PMV)计算评估衣内微空间局部区域热感觉,螺旋型M码矿用通风服舒适感最佳。

摘要：为了研究瓦斯爆炸对地下巷道壁面结构的冲击作用规律以及瓦斯爆炸与巷道壁面耦合效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立管道物理模型,数值模拟了耦合和解耦合条件下管道内瓦斯爆炸压力变化、压力等值线分布、能量变化及管道等效应力的变化情况.模拟结果表明:(1)耦合效应下对爆炸流场内部的冲击超压大小的影响基本上可以忽略;(2)解耦合条件下,管道的应力等压线分布呈现较规则同心环,而耦合条件下,在整个传播过程管道内等压线分布处于紊乱状态,可知在耦合效应下瓦斯爆炸流场在巷道中会变得更加复杂;(3)等效应力分布导致管道多次轻微变形,但第1次变形破坏最为有效,可知瓦斯爆炸时应力波是随着时间的推移逐渐减少.研究结果能够对地下巷道的设计提供一定的理论指导,对减小瓦斯爆炸的损失也具有重要的现实意义.