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基于基元反应的气液两相协同抑爆阻燃效果分析

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中国安全科学学报 2024年第3期34卷 101-108页

作者：张莉聪李斯曼华北科技学院安全工程学院河北廊坊065201

为提高惰性气体-细水雾的协同抑爆阻燃效率,基于光谱试验,采用理论分析和Fluent、CHEMKIN-PRO等数值模拟方法,研究N_(2)-细水雾在不同喷射位置、不同喷射压力下,基元反应和典型自由基(H·和·OH)摩尔分数在抑爆阻燃过程中的变化。研究... 详细信息

为提高惰性气体-细水雾的协同抑爆阻燃效率,基于光谱试验,采用理论分析和Fluent、CHEMKIN-PRO等数值模拟方法,研究N_(2)-细水雾在不同喷射位置、不同喷射压力下,基元反应和典型自由基(H·和·OH)摩尔分数在抑爆阻燃过程中的变化。研究结果表明:交错喷射N_(2)和细水雾比对流喷射和平行喷射具有更好的协同抑爆阻燃效果;在模拟管道条件下,N_(2)和细水雾喷射压力分别达到4.5、2 MPa时才具备良好的抑爆阻燃效果,此时H·和·OH的摩尔分数最大值分别为0.0064和0.0069。根据尺度效应,喷射压力应用于实际甲烷爆炸火灾发生区域,H·和·OH摩尔分数可作为消防行业现行火灾自动灭火系统运作过程中的监测参数,以其数量变化作为灭火进程的参考。

关键词：基元反应气液两相协同抑爆阻燃效果 Fluent

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煤矿防冲安全性分类赋权评价方法及应用

煤矿安全 2024年第10期 82-90页

作者：欧阳振华许乾海张宁博张天姿郭浩然王佳嘉华北科技学院矿山安全学院

针对当前矿井冲击危险性评价主要聚焦于设计阶段或防冲措施实施之前，缺少对实施防冲措施后的采掘工作面防冲安全性评价的现状，综合考虑冲击地压发生地点、破坏形式、载荷类型和震源位置等，将冲击地压类型划分为煤体型、煤柱型、顶板... 详细信息

针对当前矿井冲击危险性评价主要聚焦于设计阶段或防冲措施实施之前，缺少对实施防冲措施后的采掘工作面防冲安全性评价的现状，综合考虑冲击地压发生地点、破坏形式、载荷类型和震源位置等，将冲击地压类型划分为煤体型、煤柱型、顶板型、断层型、综合型5种类型；基于分类防治思想，综合考虑冲击危险性、巷道围岩、监测预警体系、防冲支护体系、冲击地压防治措施和防冲管理能力等因素对防冲安全性的影响，提出了分类赋权评价方法；给出了防冲安全性系数计算公式；将防冲安全等级划分为安全、基本安全、不安全3个等级。以某矿31119工作面为例，给出了防冲安全性评价的完整流程和结果；运用分类赋权评价方法对部分典型冲击地压矿井具有冲击危险的工作面进行了防冲安全性评价，结合实际的冲击显现情况，验证了分类赋权评价方法评价结果的可靠性。

关键词：冲击地压防冲安全性安全系数分类赋权评价冲击地压类型

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土钉支护边坡物理模型试验研究进展

中国安全科学学报 2024年第5期34卷 111-121页

作者：程刚张昊宇王晔李刚强游钦凉华北科技学院计算机学院河北廊坊065201 中国矿业大学矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心江苏徐州221116 华北科技学院研究生部河北廊坊065201 华北科技学院矿山安全学院河北廊坊065201

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土... 详细信息

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。

关键词：土钉支护边坡物理模型试验边坡变形破坏特殊环境降雨作用

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不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究

煤矿安全 2024年第3期55卷 9-17页

作者：金霏阳陈学习高泽帅华北科技学院矿山安全学院北京101601

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,... 详细信息

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7~9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。

关键词：煤变质程度煤孔隙结构低温液氮吸附孔径分布分形维数

障碍物数量对含尘瓦斯爆炸特性影响的试验和数值模拟研究

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安全与环境学报 2024年第1期24卷 127-134页

作者：徐景德周振兴张莉聪姚礼琳刘梦杰李其中胡洋华北科技学院安全工程学院河北燕郊065201

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行... 详细信息

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行补充说明。结果表明,障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大,混合爆炸释放更多能量,激波强度增大,爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效,障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加,激波反复振荡、叠加,使得压力升高,湍流度增加,火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。

关键词：安全工程瓦斯爆炸煤尘障碍物纹影数值模拟

基于地应力边界条件的复杂边坡抗滑桩支护设计研究

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地质与勘探 2024年第3期60卷 572-580页

作者：刘海波刘玉丽石祥锋华北科技学院建筑工程学院河北廊坊065201 华北科技学院理学院河北廊坊065201

复杂边坡稳定性问题一直是岩土工程界重点研究的问题之一,提高复杂边坡安全系数的方法有很多,其中采用抗滑桩支护是常用手段之一。以安徽省某高速公路复杂边坡为研究对象,采用套孔应力解除法对该边坡岩土体进行了地应力测试,以测试结果... 详细信息

复杂边坡稳定性问题一直是岩土工程界重点研究的问题之一,提高复杂边坡安全系数的方法有很多,其中采用抗滑桩支护是常用手段之一。以安徽省某高速公路复杂边坡为研究对象,采用套孔应力解除法对该边坡岩土体进行了地应力测试,以测试结果作为有限元分析的边界条件,分别对该边坡加固前和采用抗滑桩加固后两种工况进行数值分析,得到有代表性的有限元分析结果;并对有限元的计算出位移结果和实测位移进行了对比。分析表明,未采用抗滑桩支护的边坡,会产生局部应力过分集中、整体变形和水平向位移较大、塑性区贯通等不利于边坡稳定的危险状况。采用了抗滑桩支护后,贯通的塑性区消失,边坡变形和位移减少,应力分布趋于均匀,安全系数大幅度提高。有限元计算出的位移结果和实测位移十分接近,匹合度较好,从而说明了有限元分析手段的可靠性。

关键词：地应力复杂边坡抗滑桩有限元加固安徽

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钾离子电池碳基负极材料研究进展

电源技术 2024年第5期48卷 781-791页

作者：岳丽娜杨天芮何义川张轩瑞朱桃花华北科技学院化工安全学院河北省危险化学品安全与控制技术重点实验室华北科技学院矿山安全学院防灾科技学院电子科学与控制工程学院

随着锂电池的大范围应用，锂资源匮乏及其价格升高逐渐成为一个全球性的问题。钾离子电池以其原料储量丰富的优点，有望成为锂离子电池的替代品。各类钾电池负极材料中，碳基材料价格低廉，并且有着特殊的多孔结构、良好的导电性以及稳... 详细信息

随着锂电池的大范围应用，锂资源匮乏及其价格升高逐渐成为一个全球性的问题。钾离子电池以其原料储量丰富的优点，有望成为锂离子电池的替代品。各类钾电池负极材料中，碳基材料价格低廉，并且有着特殊的多孔结构、良好的导电性以及稳定的电极特性。从软碳、硬碳、石墨三方面综述了近年来国内外钾电池碳基负极材料的相关研究，分析总结了材料改性方法和材料的比容量、循环性能、倍率性能及其影响因素，展望了钾电池碳基负极材料在实现高可逆容量、长循环稳定性等方面的发展方向。

关键词：钾离子电池负极材料软碳硬碳石墨

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微胶囊化硅藻土吸附改性矿用聚氨酯泡沫

工程塑料应用 2024年第4期52卷 41-47页

作者：高明冯腾孙彩云张春利华北科技学院化工安全学院河北三河065201 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201 华北科技学院基础部河北三河065201 内蒙古煤矿安全培训中心内蒙古包头014000

针对目前矿用聚氨酯泡沫(RPUF)易燃以及阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、甲基膦酸二甲酯(DMMP)的应用易引起材料“坍塌”和力学性能下降等问题,采用硅藻土吸附和仿贻贝材料表面包覆的方法对传统阻燃剂进行了改性,设计并制备了环境友好... 详细信息

针对目前矿用聚氨酯泡沫(RPUF)易燃以及阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、甲基膦酸二甲酯(DMMP)的应用易引起材料“坍塌”和力学性能下降等问题,采用硅藻土吸附和仿贻贝材料表面包覆的方法对传统阻燃剂进行了改性,设计并制备了环境友好的微胶囊化硅藻土吸附阻燃剂(MDFR)。利用万能试验机研究了MDFR对RPUF力学性能的影响;采用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热的测试手段,研究MDFR对RPUF阻燃性能的影响;利用扫描电子显微镜和热重分析等表征,研究了MDFR对RPUF微观形貌以及热稳定性的影响,并探讨了阻燃机理。结果表明,阻燃剂MDFR的加入,相比于传统阻燃剂DMMP和TCPP,RPUF的力学性能得到能明显改善,微观泡孔结构完整,并且其热解活化能升高,热稳定性增加;同时,MDFR在抑制RPUF燃烧时的烟气释放和CO释放方面效果明显,降低了有毒有害气体的释放。机理分析显示,MDFR的加入使阻燃RPUF燃烧后炭层厚度和致密性增加,有效阻止了材料燃烧过程中的热交换和可燃性气体、有毒气体的释放,使之在使用过程中更加安全。对比两种改性阻燃剂MDFR-1和MDFR-2,以TCPP为原料改性的MDFR-2阻燃剂效果更优。

关键词：聚氨酯泡沫硅藻土包覆阻燃性

基于EMD-SVD的矿山微震信号降噪方法及其应用

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 110-119页

作者：朱权洁隋龙琨陈学习欧阳振华刘晓辉华北科技学院应急技术与管理学院河北三河065201 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分... 详细信息

为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分量,利用相关系数、方差贡献率和相似度对IMF分量进行了优选;然后使用优选后的IMF分量重构一维微震信号时间序列的相空间数据,经过SVD分解后,利用奇异值能量百分比确立了SVD重构阶数,并根据SVD恢复原理得到了降噪后的一维微震时间序列;最后以山东某矿现场矿山爆破为例,采用不同降噪方法对3类典型微震信号进行了降噪处理,并对其降噪效果进行了对比分析。结果表明,EMD-SVD降噪方法与传统降噪方法相比,其平均信噪比提高了35%,平均均方根误差降低了50%,有效剔除了微震信号的噪声分量,保留了信号的特征信息。该研究对分析矿山微震信号、微震事件定位及煤矿动力灾害监测具有重要意义。

关键词：矿山安全微震监测技术微震信号降噪经验模态分解奇异值分解