掘进工作面不同瓦斯源爆炸过程的数值模拟

为研究独头巷道中不同瓦斯源对其爆炸过程的影响,运用数值仿真技术系统模拟不同瓦斯积聚长度及浓度对其爆炸特性的影响。结果表明:随着瓦斯积聚长度的增大,最大爆炸压力和最高爆炸温度均增大;最强压力波破坏的区段由巷道封闭端向开放端转移。瓦斯浓度在6%~10%范围内,最大爆炸压力随浓度的增大而增大;浓度超过10%后,最大爆炸压力随浓度的增大而减小;最高爆炸温度则一直随浓度在增大;反向稀疏波与正向冲击波多次相遇叠加而出现多个压力峰值。     

原尺度煤矿掘进工作面瓦斯爆炸仿真研究

为研究真实尺度下煤矿掘进工作面瓦斯爆炸冲击波和火焰的传播规律，利用气体爆炸数值仿真软件建立了不同尺度的掘进巷道模型，研究预混瓦斯体积分数、预混瓦斯长度和巷道空间特征对掘进工作面瓦斯爆炸冲击波超压和火焰传播的影响规律。研究表明：原尺度下掘进工作面瓦斯爆炸的最大超压可达180～630 kPa，巷道截面约束度和预混瓦斯量是掘进工作面瓦斯爆炸压力和火焰作用范围的重要控制因素，火焰高速传播的阻力会导致火焰扩散变慢，并最终使火焰膨胀比趋于定值。     

巷道瓦斯爆炸传播规律的试验研究

为了得到巷道瓦斯爆炸时的传播规律,利用大型试验巷道对不同质量、浓度的瓦斯-空气混合物的爆炸过程及传播规律进行了试验研究,分析了瓦斯爆炸时最大爆炸压力的时空变化特征、瓦斯爆炸火焰速度变化特征、火焰波及范围变化特征等规律,得出:1)最大爆炸压力的峰值较大,且随着瓦斯量的增加,出现最大压力峰值的位置距爆源点更近;2)最大爆炸压力呈现时间随与爆源的距离增大单调增加;3)随着瓦斯量增大,火焰传播速度绝对值明显增大,火焰传播速度最大点距爆源距离减小;4)火焰区长度可达原始瓦斯积聚区长度的3～6倍,但火焰传播距离并不与瓦斯量的增加成正比.研究所得结论可为矿井瓦斯事故的预防和治理提供参考.     

地面放空管道内瓦斯爆炸传播特性研究

为研究地面放空管道内瓦斯爆炸的转播特性,模拟地面放空管道内瓦斯的爆炸环境,对管道内气体的爆炸极限、爆炸压力和爆炸火焰传播速度等进行实验分析。结果表明,在实验管道内,爆炸冲击波冲量在爆炸初期逐渐增大,达到最大值后,又逐渐减小,在靠近实验管道开口位置,冲量又突然增大。爆炸压力随实验管道的延长而增大,在靠近实验管道的开口端达到最大值。瓦斯浓度低于9%时,爆炸火焰传播速度随浓度降低而减小;瓦斯浓度高于11%时,火焰传播速度随浓度增大而减小。     

矿井瓦斯煤尘爆炸传播实验研究

煤矿中瓦斯爆炸容易引起煤尘参与爆炸,且掘进工作面是瓦斯煤尘爆炸事故的多发区域。在与实际矿井环境、几何条件相似的大型地下试验巷道中,进行了独头巷道瓦斯煤尘爆炸火焰、冲击波传播试验。试验中,瓦斯煤尘爆炸火焰到达各测点的时间与测点距离呈对数函数关系;爆炸火焰的传播速度在铺有煤尘段迅速上升,过了煤尘段开始下降;火焰区长度约为煤尘区长度的2倍;爆炸冲击波压力在铺有煤尘段前端降到最低值,然后迅速上升到最大值后下降。实验结论为煤矿隔抑爆装置的研制和安装提供了理论基础。瓦斯煤尘爆炸与单纯瓦斯爆炸相比,最大爆炸压力峰值大,火焰传播速度快;瓦斯煤尘爆炸的威力和破坏程度,要远远大于单纯瓦斯爆炸。因此,在煤矿实施防尘降尘技术,具有十分重要的意义。     

基于巷道不同截面内瓦斯爆炸传播规律的研究

为进一步探究巷道截面变化情况下瓦斯爆炸传播规律的差异性,主要针对巷道截面突然缩小与巷道渐缩两种情况,对瓦斯爆炸传播动力特征进行Fluent数值仿真模拟。研究结果表明:突然缩小巷道内爆炸火焰的传播速度要明显大于渐缩巷道内爆炸火焰的传播速度。对于截面突然缩小巷道,瓦斯爆炸冲击波在巷道截面突变处峰值瞬间超压,达到最大值。对于截面逐渐变小巷道,爆炸冲击波峰值超压随着传播距离的增大而增大,但是整体上增大的幅度仍然不是很大。     

采煤工作面上隅角瓦斯爆炸传播研究

为研究采煤工作面上隅角瓦斯爆炸在采面联巷内的传播特征,采用U型并联管道系统模拟爆炸在实际巷道内的传播。结果表明,上隅角瓦斯爆炸冲击波在采煤工作面不规则巷道中传播时,爆炸冲击波和火焰陡然变化,出现爆轰;进、回风巷内冲击波进入上下山巷道出现叠加;冲击波经过进风巷与回风巷传播特征存在较大差异,冲击波在回风巷内属燃烧爆炸传播,而在进风巷内属一般空气区传播,上下山巷道及工作面属爆炸破坏较严重区域,应强化预防措施,减少瓦斯爆炸带来的损失。     

密闭空间瓦斯爆炸多场演化特点模拟研究

目前对井下巷道瓦斯爆炸的模拟研究较多,但大部分研究存在缺少参考井下巷道具体参数依据的问题。为了更加准确地分析瓦斯爆炸冲击波的流场演化特征,以湖南省醴陵市马劲坳煤矿为研究对象,采用数值模拟软件对该煤矿井下巷道发生瓦斯爆炸时的温度场、应力场、冲击波传播规律及速度场的变化规律进行了较详细的分析,结合理论研究对模拟结果进行了较完善的阐述;同时研究了爆炸过程中产生的温度及超压载荷随时间变化的规律,得出温度及超压载荷变化的一般性规律公式;对瓦斯爆炸中巷道的开口端和封闭端的气体冲击波速度差异进行了重点研究,分析了高速流动气体传播过程及波动形式,得出气体和压力的不稳定状态是重要影响因素。研究结果表明:通过参考实际地质资料的模拟研究,得出急剧上升的温度和超压现象是破坏井下安全设施的主要因素,这为井下瓦斯爆炸防治提供重要研究基础。     

矿井瓦斯爆炸传播的试验研究

通过用实验方法，在断面积7.2m^2的方形断面巷道中进行了瓦斯爆炸的传播特性研究。研究结果表明，瓦斯爆炸火焰区长度大于瓦斯积聚区长度，两者之比为1:(3～6)，瓦斯爆炸传播路线上各点压力上升到最大值需要一个延迟时间。研究结果对瓦斯爆炸事故勘察和阻隔爆技术措施设计有一定的参考价值。     

瓦斯爆炸冲击波在采煤工作面巷网中传播特性的数值模拟

为了探索冲击波在首尾相连巷网中的传播特性,运用AutoReaGas软件模拟了瓦斯爆炸冲击波沿着进风巷和回风巷传播的超压和温度的变化规律。研究结果表明：冲击波在采煤工作面首尾相连巷网中传播时,超压峰值和最高温度不断减小;相向传播的两个冲击波发生叠加效应,使超压峰值增大,相向传播的火焰锋面产生抑制作用,使最高温度降低;在联络巷的中点之前,最高温度沿着巷网的变化规律与冲击波超压峰值的变化规律基本一致;进回风巷对应测点的超压峰值和最高温度基本相同,冲击波经过两条巷道的传播特性基本一致。在煤矿井下瓦斯爆炸发生叠加的位置附近是爆炸破坏较严重的区域,应采取相应的预防措施,减少瓦斯爆炸带来的损失。     

基于混源气计算模型的煤油气共存采空区瓦斯定量分析

为了查明黄陵二号煤矿203工作面采空区煤层气与油型气混源瓦斯的构成比例,通过分析采空区瓦斯涌出来源,建立了煤层气与油型气混源构成比例同位素的计算模型,并利用该模型计算得出:203工作面采空区中油型气占比为77.61%,煤层气占比为22.39%。模型计算结果与统计法获得的油型气和煤层气构成比例相比误差为1.9%,验证了混源天然气比例计算模型的合理性。     

测定瓦斯抽放管路流量的涡街气体流量计设计

通过与煤矿管道瓦斯抽放中采用的孔板流量计相比较,涡街流量计是煤矿瓦斯抽放管道流量测量的理想仪表。为了解决在小流量测量和管道周围存在周期振动的场合下涡街流量计显示出的不足,提出了一种新的信号处理法。通过大量试验证明,设计出了适合在煤矿瓦斯抽放管路中使用的新型涡街流量计。     

低瓦斯矿井高瓦斯区域工作面瓦斯治理技术

为了解决低瓦斯矿井高瓦斯区域工作面瓦斯治理的问题,针对四侯煤业3105工作面在回采期间需通过多个地质异常区域,存在工作面上隅角瓦斯超限的隐患,通过建立瓦斯监测体系,采取上隅角切顶控制悬顶、上隅角瓦斯抽放及高位钻孔抽采等瓦斯治理技术措施,可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。     

高瓦斯矿井瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术优化研究

对阿刀亥矿煤层瓦斯运移规律及如何设计最优瓦斯抽放方法进行了研究,通过对采煤期间瓦斯数据收集,运用流动方程及流体模拟软件fluent对煤层瓦斯运移规律进行了深度分析,将得出的结论作为指导优化瓦斯抽放技术的数据支撑,提出了适用于本矿的瓦斯抽放技术,并取得了很好的实际应用效果。     

瓦斯压力随瓦斯量变化的特性

根据范氏气态方程,结合实例分析说明,在瓦斯温度和贮存瓦斯容器的容积一定的条件下,瓦斯压力总是随着容器中的瓦斯量的增大而增大,但这种增大不是直线上升,而是一个由减速增大过渡到加速增大的过程。     

由残存瓦斯量确定煤层瓦斯压力及含量的方法

系统研究了突出煤样的破碎粒度、瓦斯压力对突出煤层残存瓦斯含量的影响.实验结果表明,煤的破碎粒度对残存瓦斯含量有显著影响,粒径越大,残存瓦斯量越大,当煤样粒径较大或较小时,煤样的残存瓦斯含量均趋于恒定.利用相同暴露时间下同一粒径煤样得出残存瓦斯含量与煤层瓦斯压力和瓦斯含量均存在幂函数关系.依据此规律,可在测定煤层的残存瓦...     

采空区瓦斯流动规律及分源抽放技术的应用

为降低回采工作面采空区的瓦斯涌出及上隅角瓦斯浓度,对采空区顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了理论分析,基于此,对主焦煤矿21141工作面的瓦斯抽放提出了分源抽放的综合治理方法,即上隅角采用埋管抽放,顶板裂隙内瓦斯采用高位钻场钻孔抽放。应用结果表明:分源抽放技术的应用使得21141回采工作面上隅角瓦斯体积分数由原来的0.6%左右下降到0.4%,高位钻场单孔瓦斯抽放体积分数平均为34%,瓦斯流量为0.062 m3/m in,这在一定程度上降低了采空区瓦斯的涌出量,保证了工作面安全生产。     

高瓦斯综采工作面治理瓦斯的方法

对综采工作面采用上、下隅角的封堵、仰角钻孔抽放瓦斯等综合治理瓦斯的技术,在治理瓦斯工作中取得了良好的效果,有效地解决了综采工作面上隅角及回风瓦斯超限的问题。     

矿用气相色谱仪气路系统的优化

AQ/T 1019—2006煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法以及AQ/T 1084—2011煤矿灾变环境混合气体测试方法与爆炸危险性判定规则中规定了矿用气相色谱仪分析的组分10种和11种,而目前大多数气相色谱仪的分析组分为8种。在对气相色谱仪气路系统存在的问题进行了分析后,以气路系统优化为研究对象,并对气路进行了优化设计。优化后的气相色谱仪不仅增加了分析组分的数量,而且提高了色谱仪的分析精度、分析速度,并解决了在分析过程中由于阀切换造成的气流波动而引起分析误差的问题。     

交叉气体反应对气体检查装备的影响

煤矿常用的瓦斯等气体检查设备大多为小型便携式,常受交叉气体反应影响,在气体组份复杂时尤为严重。常用的气体检查装备由于原理不同,其所受交叉气体反应影响也不尽相同,据此论述了几种常见的气体检查仪器的性能、原理、缺陷及适用条件,为科学选择检查仪器,正确检查分析井下气体组份,保证矿井通风安全,营造安全健康的工作环境提供科学依据。