掘进工作面混合式通风风流场数值模拟

掘进巷道混合式通风是一种特殊形式的巷道通风方式,研究其风速与瓦斯场分布的特征对于认识掘进工作面风流与瓦斯流动规律,搞好通风瓦斯技术管理工作,具有重要的意义。详细阐述了抽压混合式通风风流场结构,分3个切面绘制了长压短抽通风矢量图,建立模型进行Fluent数值模拟,并分析了压入式风筒回转中心附近风速结构与分布及抽出式风筒轴心线风速变化曲线。     

掘进工作面局部通风参数对瓦斯分布影响研究

为了研究矿井掘进工作面瓦斯异常涌出时局部通风参数对于瓦斯分布的影响,利用Fluent软件,建立了巷道三维模型,分析不同通风参数时掘进巷道瓦斯分布情况.研究结果表明:初期瓦斯积聚在巷道底部,在风流和浮力作用下瓦斯向出口和上方运移,风流稳定后,瓦斯积聚在掘进迎头附近下部,后方瓦斯分布较为均匀;风筒布置位置对于回风流瓦斯浓度...     

基于Fluent的正压掘进风流场数值模拟研究

瓦斯灾害是煤矿五大灾害之首,而巷道掘进是煤矿生产的重要环节,因此巷道掘进过程中工作面瓦斯的治理问题已成为国内学者研究的热点,本文以西曲煤矿高瓦斯矿井110水平中段掘进面为实际工程背景,以CFD方法中常用的Fluent模拟为手段,对正压通风条件下掘进风流场分布规律进行研究,探求解决掘进过程中局部瓦斯积聚问题的综合防治办法。文中同时进行了风流场现场实测,实测结果与数值模拟计算结果吻合,表明本文所使用的模型及研究方法适用,能够为巷道掘进过程中风流场的分布以及风驱瓦斯的运移规律研究提供一定的借鉴,并为局部瓦斯防治提供理论支撑。     

掘进工作面瓦斯爆炸CO扩散数值模拟

针对煤矿掘进工作面瓦斯爆炸后CO扩散危害井下人员安全的问题,采用流体动力学软件FLUENT,对某矿井掘进巷道内瓦斯爆炸后CO在局部通风网络中的传播进行模拟,分析CO在风网中动态传播特性。结果表明:掘进巷内CO传播基本不受巷道风流影响,其他巷道内CO的传播在爆炸初期受冲击波火焰和风流共同作用,爆炸后主要受风流影响。为爆炸后降低CO对人员的伤害和灾后救援提供理论支撑。     

掘进工作面压入式通风流场的数值模拟

由于井下作业的特殊性,掘进工作面必须应用局部通风系统。针对掘进工作面压入式通风,依据空气动力学、流体力学、紊动射流等理论以及风流流动特性,结合某矿山115m中段掘进面的实际情况,利用Fluent软件对掘进工作面的风流流场进行数值模拟研究。结果表明,风流流场存在附壁射流、冲击射流、回流以及涡流4个分区。风筒出口的射流区正下方小块区域和巷道顶部区域风速极低,这可能导致巷道内存在通风盲区,需对此处加强通风管理。     

瓦斯涌出量影响瓦斯分布的数值模拟研究

随着煤矿瓦斯防治工作的逐步深入和瓦斯治理措施的逐步规范,煤矿瓦斯事故呈稳定下降趋势,但在煤矿生产事故统计中,瓦斯事故却还一直占据较大的比例,因此需深入掌握矿井工作面风流中的瓦斯分布,通过优化通风方案、合理配风以减少瓦斯事故的发生.采用计算流体动力学(CFD)方法对掘进工作面的风流流场及瓦斯分布进行数值模拟、分析掘进工作面的风流流场及瓦斯分布状态.     

超长距离掘进工作面局部通风技术研究

为了提高斜沟煤矿长距离掘进通风的效率,通过理论分析计算、数值模拟和现场试验效果检验等方法对矿井已有的长距离局部通风方式进行优化分析。同时采用FLUENT数值模拟软件对不同风速下瓦斯浓度分布云图进行对比,得到在工作面和涡流处瓦斯浓度最大,受回风大巷风流影响瓦斯浓度随之减小,为优化掘进工作面通风系统提供技术指导。结果证明:优化后的掘进工作面通风系统可将风机有效风量率提高到83.2%,风机装机效率增加到92.8%。     

基于Fluent的掘进工作面通风热环境数值模拟

基于计算流体动力学和矿井通风理论,建立掘进工作面通风的k-ε紊流模型,导出描述掘进工作面风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过分析掘进巷道模型的边界条件,利用Fluent软件模拟压入式通风的风流与巷道围岩和机械设备散热的热湿交换过程,采用TECPLOT软件进行后处理,显示不同供风量下的速度矢量图和风流温度变化。模拟结果表明,增大供风量可以降低巷道温度,但供风量过大,降温效果越来越不明显,仅依靠通风方式无法改变高温现状。     

高冒区瓦斯积聚区域特征数值模拟

巷道在掘进及工作面回采过程中,顶板垮落超过正常巷道或工作面的设计高度从而形成高冒区的现象日益凸显。高冒区不仅影响工程进度,对于高瓦斯矿井,在进风槽高冒区内还会造成瓦斯积聚。因此对高冒区瓦斯积聚进行了数值模拟,并将高冒区划分为风流影响区、环形紊流区、无风区3个区域。数值模拟结果显示,在风流影响区不会发生瓦斯积聚;环形紊流区中心有较少一部分瓦斯移动,浓度较低;瓦斯主要会在无风区积聚,是瓦斯治理的重点区域。     

百功煤矿炮掘巷道煤壁瓦斯涌出规律研究

为了进一步研究炮掘巷道煤壁瓦斯涌出规律,确定合理通风设计和制定瓦斯防治措施.通过测定煤壁瓦斯涌出强度并建立经验公式,研究煤壁瓦斯涌出与巷道长度、暴露时间的关系.结果表明,炮掘巷道煤壁瓦斯涌出强度随时间的变化符合双曲线关系,并得出了煤壁瓦斯涌出的极限巷道长度;还根据瓦斯的不同来源和含量,将掘进工作面风流流动分为3个区段,分别为折返区、风流不稳定区和风流稳定区.     

高瓦斯长大隧道施工通风模拟研究

根据不同隧道施工实际，长大隧道的通风通常选择压入式通风或者成本较高通风效果好的巷道式通风，二者有各自的优缺点。高效、经济的通风是保障高瓦斯隧道安全施工的关键因素之一，通风方式的选择至关重要，合理的通风方式能有效稀释瓦斯浓度，并能够节约施工成本。结合高瓦斯长大隧道工程实际，完成了该隧道施工通风参数计算，采用计算流体动力学软件Fluent构建了不同通风方式下瓦斯隧道施工通风数值分析模型。通过数值模拟，得到了隧道内风流流场分布规律及瓦斯浓度分布规律，为瓦斯隧道容易产生瓦斯积聚的地点并需重点检查的部位提供了指导依据，也为通风方式的选择提供了一定的理论基础。     

瓦斯隧道安全施工技术及管理探讨

在煤系地层或含气地层段施工隧道,有毒有害气体涌向开挖空间,易引起瓦斯爆炸事件。为防止瓦斯爆炸及确保施工安全,通过阐述引起爆炸的条件及危害性,以期引起施工单位高度重视;同时,重点介绍了通风、瓦斯检测、火源及人员管理等方法,确保技术及管理双重措施到位,为瓦斯隧道施工创造良好的安全环境。     

不同阻塞条件下的隧道火灾全尺寸试验研究

为了研究阻塞条件下的隧道火灾危险性,选取某隧道网络中的某一支路作为火灾试验区,采用轴流风机通风,额定通风量为27 m3/s,以甲醇池火为火源,火源功率分别为0.25、0.50和1.00 MW。通过改变火源功率和隧道内风门的开闭模式开展全尺寸试验,分析火源横截面和隧道中心线竖直截面风速、隧道纵向拱顶温升、隧道中心面纵向温升等参数,研究了不同阻塞条件下的隧道火灾烟气扩散规律,获得了抑制隧道火灾危险性的风门控制模式。研究结果表明:①在隧道通风网络中,对称风流通过风门后,隧道截面距风门22 m处风速在整流作用下逐渐趋于均匀;②建立了考虑隧道阻塞比的隧道风量衰减模型,该模型可根据隧道阻塞比的变化预测隧道阻塞作用下的风量损失,同时可以计算沿程阻力损失的风量;③在自然通风条件下,当火源功率大于0.50 MW时,火灾烟气在火羽流作用下迅速向隧道拱顶浮动,通过对流换热使得拱顶温度急剧升高,对于隧道结构的稳定性具有巨大的破坏作用;可采用调节风门的方式控制通过起火区域的风量,从而优化隧道火灾危险控制模式,局部风速大小对火灾危险性影响不大;当起火区域风量不足时,人眼高度处的1.8 m高温度升幅较大,不利于人员逃生与救援;④阻塞条件下隧道断面不对称进风流易造成风流结构紊乱,使得隧道火灾烟气温度分布不稳定,危险性较大。     

12°上下行通风工作面煤壁涌出瓦斯分布规律数值模拟

煤壁涌出瓦斯是工作面巷道中瓦斯的重要来源之一;根据后退式U型通风系统流场特点确定适合工作面巷道中瓦斯与风流质量交换的数学模型,针对混合流并带有弯曲壁面的流动,使用Realizab le k-ε双方程湍流模型;利用计算流体力学(CFD)软件F luent对倾斜回采工作面巷道中由煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行了模拟,并对上下行通风回采工作面巷道中有煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行比较。得出结论:在倾角为12°的巷道中,采用下行通风和上行通风,由煤壁涌出的瓦斯在巷道中形成相似的瓦斯场,在风速较低的情况下,采用下行风比上行风更加有利于瓦斯混合,并且考虑采用上行通风要先排出上隅角由采空区涌出的瓦斯,因此上行风更容易使工作面巷道中的瓦斯发生积聚。     

大断面隧道穿越小夹角煤层施工中的瓦斯运移规律研究

为探明大断面隧道在通过煤层夹角比较小施工过程中的瓦斯保护与运移扩散规律,以某在建瓦斯隧道为施工背景,构建了隧道通风的三维数值模拟,并借助流体计算软件Fluent进行模拟计算。深入研究了通风时间、瓦斯的涌出情况以及风速高低等多种因素,对瓦斯扩散的影响规律。研究结果表明,不同的通风时间,检查瓦斯在隧道内的总体分布规律,瓦斯呈现上部分瓦斯浓度大,下部分浓度较低,符合实际情况;瓦斯涌出位置不同,瓦斯在隧道内的分布不同,在持续通风的作用下,距释放源越远,瓦斯含量就越小,气体含量所达到的峰值也越慢;风速越高,瓦斯气体的排放隧道速度越快,气体含量峰值也越小。     

高瓦斯隧道施工通风技术研究

工程施工过程中,在开挖至一定层面后发现了瓦斯气体,为了确保工程的正常进行,及时调整施工技术措施,同时对原定方案进行修正,在隧道进行通风改造,针对施工层面发现的瓦斯等气体,在通风过程中,瓦斯等气体的排出保持一种动态过程,随着通风时间的增加,隧道中瓦斯浓度逐步变化,为确保矿井内作业人员的安全,防止人身伤害事故发生,对隧道内通风情况进行了数值模拟,根据实际建立仿真模型,同时也对隧道内风速、瓦斯浓度进行数值模拟,研究得出最佳的通风方法。     

掘进巷道瓦斯运移多相流场实验研究

基于多相流及矿井通风理论,利用相似性实验方法,搭建了煤矿掘进巷道模型,并通过模型实验获得了掘进巷道内风流流场和瓦斯浓度分布场的特征信息。结合上述两方面的特征信息重点分析了巷道内瓦斯运移多相流场的流动特性,所采用方法对于矿井通风系统及瓦斯监测系统的设计具有较强指导意义。实验结果表明掘进巷道内瓦斯运移的实质是瓦斯组分在矿内混合风流流动中的质量传递过程。     

隧道无轨运输独头掘进超9600 m施工通风技术

锦屏电站辅助洞为A、B线的上下行单线隧道,线间距35 m,单线长17.5 km,由于隧道埋深大且无任何条件修建斜竖井做到长隧短打,只能从近东西向相向掘进,同时又由于工程的西端场地极其狭窄,不能满足有轨运输施工条件。通过技术论证,大胆创新,引入公路运营通风的理念,将射流通风运用于本工程的施工通风,从理论研究结合现场通风测试验证,成功地解决了巷道式射流风机选型、布置及通风管理等关键技术。通过双孔独头掘进9600 m的施工通风效果检测表明,洞内空气质量的各项指标均达到国家环卫标准,实现内燃作业、无轨运输,取得了良好的经济效益和社会效益。     

一种基于CAN总线的局部风机监控系统

局部风机是煤矿企业生产过程中的重要生产工具,局部风机的故障会引起瓦斯积聚等,当瓦斯的体积分数上升,会引起爆炸或火灾,严重时还会引起人身安全事故。文章设计了一种基于CAN总线的局部风机监控系统,实现了对矿井瓦斯、矿井局部通风机的状态监控,确保了煤矿井下的安全,同时与煤矿企业的其它信息系统集成,实现了煤矿企业的信息化。     

脉冲通风条件下上隅角瓦斯运移数值模拟与试验研究

在脉冲通风条件下,分析了回采工作面上隅角积聚区内瓦斯运移的物理过程,建立了上隅角积聚区瓦斯运移的动力学模型,通过数值模拟,得到了不同脉冲通风条件下上隅角积聚区内瓦斯浓度场的分布及其变化规律,并由现场实验得以验证。研究结果表明,脉冲通风对治理上隅解瓦斯各聚较为有效。