MG-920型采煤机喷雾嘴内流场数值模拟与分析

利用Pro/Engineer软件对MG-920型采煤机喷雾嘴流场进行三维建模。选用k-ε湍流模型,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT及其预处理软件GAMBIT模拟MG-920型采煤机喷雾嘴内的三维流场,依据分析结果对喷雾嘴进行几何参数优化。     

采煤机滚筒灭尘水雾喷嘴的试验特性与数值模拟

根据采煤机滚筒喷雾灭尘的需要,针对一种旋流型喷嘴特性参数进行试验,经理论分析推导出3个主要喷雾特性参数的理论模型。利用Pro/E软件对采煤机水喷雾喷嘴内流场进行三维建模,用ANSYS/FLOTRAN CFD来模拟并分析采煤机水喷雾喷嘴内的流场情况,比较喷嘴不同结构尺寸对喷嘴内流场的影响。     

采煤机外喷雾系统数值模拟研究

为提高采煤机外喷雾系统性能,改善工作面作业环境,基于Pro/E与GAMBIT联合建立了采煤工作面模型,选用标准k-ε湍流模型构造采煤机外流场数学模型,并通过FLUENT仿真得到巷道内风流平均速度为1.8 m/s左右,符合《煤矿安全规程》的规定;对采煤机外喷雾系统进行了数值模拟,通过改变喷嘴口径、喷雾压力和扩散角等参数,得到了不同喷雾参数下的雾滴粒径和雾化浓度的变化规律:随着喷雾压力的增大,雾滴粒径减小,喷雾浓度分布更加均匀;小口径喷嘴雾化浓度较高,大口径喷嘴雾化区域浓度均匀、捕集面积大;小雾化扩散角下的雾粒速度相对较大,大扩散角下的雾流浓度分布均匀,但其穿透力差。分析结果为提高采煤机喷雾降尘效率,降低采煤工作面粉尘浓度提供了依据。     

采煤机喷雾系统改进设计

针对AM-50型采煤机喷雾嘴使用中存在的问题,进行了针对性分析,在此基础上,从外形结构、安装和内部结构等方面,提出了完善的改进方案。经在淮南煤机厂新产品EBH120采煤机上应用证明,大大提高了除尘效果,使用效果良好。     

三交河2-511工作面粉尘分布规律分析及喷雾降尘技术研究

为优化2-511工作面的回采作业环境,采用CFD软件进行工作面粉尘分布规律的模拟分析,基于模拟结果得出工作面粉尘浓度较高的区域主要集中在采煤机区域及采煤机下风侧10 m的范围内;结合工作面粉尘浓度分布特征,确定工作面采用高速水射流喷雾降尘技术,具体进行喷雾装置吸风量、喷嘴个数及数量、喷雾箱参数的设计,并在喷雾方案实施前后分别进行粉尘浓度测试,以验证喷雾降尘效果。结果表明:喷雾方案实施后,工作面各区域粉尘浓度均大幅降低,其中采煤机附近区域的降尘率可达到60%~80%,降尘效果显著。     

采煤机机载高压荷电喷雾降尘装置的研究应用

采煤机采用高压喷雾系统的降尘效果早已为人们所认识,但是现行的该类装置体积庞大,只能安设于顺槽,经高压软管向采煤机输送喷雾用水,使用不便、易于损坏；其次是射场有限和高压喷嘴结构不合理，时有堵塞，喷雾效果不佳。     

采煤机二次负压降尘技术研究

针对高强度开采下,虽采取采煤机内外喷雾,支架间喷雾和煤体注水等措施,采煤机割煤仍然存在大量煤尘的难题,本文采用了采煤机二次负压降尘技术,通过Fluent进行数值模拟,得到并优化了二次负压降尘装置的主要参数,使采煤机二次负压降尘技术达到最佳效果,大幅降低了采煤工作面的粉尘。     

马兰矿12054工作面气水喷雾降尘技术研究与应用

为优化12054工作面的回采作业环境,通过Fluent模拟软件进行粉尘运移规律分析,分别得出采煤机在顺风割煤和逆风割煤时粉尘高浓度区域的分布规律,基于数值模拟结果,结合工作面采煤设备特征,设置工作面气水喷雾降尘系统包括滚筒处、滚筒前方和采煤机摇臂与刮板输送机间,并在喷雾系统实施前后分别进行溜槽区域粉尘浓度测试,已验证喷雾降尘效果。结果表明:喷雾系统实施后,工作面顺风割煤和逆风割煤时溜槽的降尘率分别达到60%～80%和40%～70%,降尘效果显著。     

摇臂行星头部水封座保护结构设计

水封座是摇臂行星头部内喷雾供水系统的唯一通道,其使用效果将直接影响采煤机的喷雾性能,同时也是影响采煤机可靠性和生产安全的一个关键因素.本文针对煤矿井下环境恶劣、工况复杂的实际工况,对摇臂行星头部水封座结构的使用情况做出分析,并提出了有效的改进措施,解决了水封座与外界煤块、矸石发生碰撞而造成频繁漏水和磨损等问题,从而减少了采煤机故障点,节省了服务成本,保证了采煤机内喷雾系统的降尘效果.     

基于粉尘浓度实时监测的采煤机尘源跟踪喷雾参数智能调控技术研究

针对目前采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术无法智能调节喷雾参数以匹配不断变化的采煤机截煤产尘强度的问题,提出针对采煤机截煤尘源处的粉尘浓度设置限值、根据采煤机截煤产尘强度变化相应调节喷雾降尘效率来保证采煤机截煤尘源处的粉尘浓度始终在限值以下的智能调控逻辑,并得出了工作面的粉尘浓度分布与即采煤机位置之间的关系规律,以及喷雾降尘效率与喷雾数量之间的函数关系,实现了基于实时监测的粉尘浓度智能调控采煤机尘源跟踪喷雾参数。在青龙寺煤矿5-20109综采工作面应用该技术后,采煤机司机和机尾10 m处的降尘效率均达到90.47%以上,降尘效果显著。     

煤矿区矿井水水质形成与演化的多场作用机制及研究进展

煤矿开采必然产生大量矿井水,并可能引发水环境污染问题,研究并揭示矿井水的水质形成与演化机理,是煤矿区水污染防控的理论基础。矿井水的水质形成及演化过程非常复杂,受水动力场、水化学场、微生物场和温度场多场作用控制。通过矿井水水质形成的多场作用研究和文献调研,界定了煤矿区矿井水污染场地的研究范围,提出了我国矿井水水质形成的“三带”模型,以传统矿井水害形成的水文地质结构模型为基础,提出并阐明了华北型、西北—东北型、南方型3种典型矿井水水质形成的水文地质结构模式及主控因素;划分并阐明了矿井水水质形成的水动力场的演化阶段及作用过程,包括采前自然平衡、开采强烈扰动和闭坑后再平衡3个阶段;厘清了矿井水水质形成的水化学场控制因素,包括地下水原生化学背景、物源特征及主要化学作用、矿井水水质的总体特征及演化趋势等;提出并阐明了矿井水水质形成的微生物作用机制,论述了矿井水中微生物群落的分布特征、矿井水水质演化以及矿井水污染负荷减量的微生物作用过程;阐明了矿井水水质演化的温度场作用过程,分别探讨了矿区的原生温度场、采动温度场特征及其对矿井水水质演化的影响。在上述基础上,总体阐明了煤矿区矿井水水质形成与演化的多场...     

多场耦合作用下煤与瓦斯突出机理分析

为预防煤与瓦斯突出的发生,研究了煤体中裂隙的产生扩展及裂隙产生扩展时引起的振动、电磁辐射和渗流变化的机理,并从振动场、电磁场、应力场、渗流场的耦合角度对一起煤与瓦斯突出事故的发生原因进行了分析。结果表明:煤与瓦斯突出的发生过程是煤体裂隙产生并快速发展的结果,在裂隙的产生过程中必然产生相应的振动场和电磁场,而裂隙的产生扩展以及振动场、电磁场同时又将使煤体内的应力场和渗流场发生变化,这些场综合作用将使含瓦斯煤体裂隙快速扩展、贯通,最终形成大量的宏观裂隙致使含瓦斯煤体突发性失稳破坏,导致煤与瓦斯突出的发生,即振动场、电磁场、应力场、渗流场的综合作用最终导致了煤与瓦斯突出的发生。     

煤矿井下应力场类型及相互作用分析

基于原岩应力场与采动应力场,提出支护应力场的概念,即支护在围岩中产生的应力场与在支护体内部产生的应力场,并指出3种应力场构成了煤矿井下综合应力场.在井下实测数据的基础上,研究了煤矿井下原岩应力,特别是构造应力的分布特征;采用数值模拟方法,分析了掘进工作面、巷道及采煤工作面周围应力分布特征与规律,采动集中应力的大小;计算了预应力锚杆支护、单体液压支柱及金属支架在围岩中产生的应力场.分析计算了锚杆杆体、托板及钢带等支护构件中的应力大小与分布特征,并对比分析了原岩应力、采动应力及支护应力的量值.论述了原岩应力场对采动应力场的影响,以及采动应力场与支护应力场的相互作用与关系.     

水力挤出煤体破裂数值模拟试验研究

为了选取水力挤出措施最佳注水参数,提高防突效果,用数值模拟方法定量分析高压注水作用下的煤体起裂、裂纹扩展延伸和挤出过程。采用数值模拟软件RFPA2D研究注水过程中注水孔周围煤体应力场、水压梯度分布场和位移矢量场的变化规律。通过模拟得出注水参数和各种因素之间的关系,为注水参数合理配置提供了依据。     

渗流场——应力场耦合分析

首先分析了渗流场与应力场耦合问题的现状，以Louis耦合关系式建立的等效渗流场与应力场耦合数学模型的混合分析方法进行数值分析；最后以该模型分析验证了某库岸边坡的耦合应力场。     

季冻区路基水热耦合数值分析

基于非饱和土力学和热力学理论,对季冻区路基土水分迁移的非稳定渗流的水热耦合模型进行研究,针对土体冻融期水热耦合迁移的特性,建立路基土水分迁移的水热耦合模型,进行数值模拟计算,并与单场计算所得进行比较,通过现场试验验证的水热耦合有限元模型的正确性,分析路基土水分迁移特征。     

对大兴井田南五采区北部构造的新认识

根据建井和生产过程中掌握的新资料，修改了勘探报告中确认的构造形态，为南五采区合理布置综采工作面提供可靠依据。     

应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程

采用自制的可控声震法煤层气渗流实验系统,研究了不加声场和加声场作用下煤样的渗透特性,研究得出：在不加声场作用下,当矿压、孔隙压力、温度一定时,在煤样应力应变曲线的初始压密阶段和弹性阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而减小。在应变硬化阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而增大,临近试件破坏时,渗透率骤增;在不加声场作用下,当轴向应力、孔隙压力、温度一定时,煤样渗透率随有效矿压的增大而减小,且呈负指数关系;在声场作用下,当轴向应力、矿压、孔隙压力、温度一定时,声场作用能提高煤样的渗透率,且渗透率随作用时间的增长而增大。在实验研究成果的基础上,建立了应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程     

含瓦斯煤THM耦合模型建立

在建立THM耦合模型所需的9条基本假设基础上,综合应用弹性力学、渗流力学、传热学理论,以含瓦斯煤系统为研究对象,建立了体现含瓦斯煤"三场"真正意义上的双向完全耦合数学模型。该模型包括含瓦斯煤应力场、渗流场、温度场方程和各场的定解条件,揭示了含瓦斯煤系统内渗流、变形和变温之间的内在联系。所建的模型是煤层瓦斯传统渗流理论和流固耦合理论的推进。     

交变磁场磁力和最佳反向磁场强度的理论探讨

本文研讨了颗粒在交变磁场中受到磁力作用的一般规律及方程式，着重建立了导致颗粒振动分散和跳跃分离的最佳反向磁场强度最大值理论公式，结论与以往的不同，应是为进一步研究和设计交变磁场磁选机提供可靠的理论依据。