煤与瓦斯突出冲击波模型优化计算分析

在分析煤与瓦斯突出的特点的基础上,结合空气动力学的相关理论,建立了煤与瓦斯突出冲击波模型;通过推导计算得到瓦斯膨胀功,再假设突出发生后突出物做斜抛运动,得到突出初速度的简化计算公式;提出了"功势差"的概念,即煤与瓦斯膨胀功与其重力势能差,计算得出突出超压与功势差成正比,突出气流速度与功势差的1/2次方成正比及冲击波超压与煤层瓦斯压力之间存在指数关系。     

瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,自主研制了一套突出煤—瓦斯两相流模拟实验系统,开展了不同瓦斯压力条件下的煤—瓦斯两相流运移规律模拟实验,实现了对突出过程巷道内突出煤—瓦斯两相流运移的可视化监测。实验结果表明:煤与瓦斯突出是一个从突出口开始迅速向煤体内部发展的动力过程,期间瓦斯压力存在多次上下波动;突出过程中巷道内的冲击波超压呈现正压相与负压相交替变化的局面,同时冲击波超压特征值随初始瓦斯压力的增大而呈对数函数递增趋势;冲击波超压在巷道中传播是一个不断衰减的过程,前期衰减较慢,后期衰减加快。     

考虑煤弹性能的瓦斯突出冲击波超压计算模型

基于能量守恒理论,通过理论分析推导出了吨煤弹性潜能的近似计算公式,进而根据气体动力学理论得出了煤与瓦斯突出冲击波产生的入射超压和反射超压的定量解析计算方法,算例分析结果表明:计算公式与实测值基本一致。突出冲击波超压解析计算方法考虑了煤岩多参数的综合影响,可以为巷道内设施作用力的计算提供参考。     

煤与瓦斯突出冲击波传播规律的研究

煤与瓦斯突出严重威胁井下安全生产。研究突出后气流流动和冲击作用机制对突出发生后抗灾防护和灾变通风工作有着重要的意义。分析了理想状态下冲击波的传播规律,建立传播模型,并根据突出的能量,推导出超压与传播距离之间的关系方程,从而为实际状态下冲击波传播规律的研究奠定基础。     

突出冲击波对风门和风筒防逆流装置的破坏研究

为了防止煤与瓦斯突出后发生瓦斯逆流,结合流体动力学研究突出冲击波对防突风门和风筒防逆流装置的破坏失效机制.基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,给出作用在风门和风筒防逆流装置处的反射超压.利用突出能量传播模拟系统,模拟井下发生突出事故后冲击波在巷道中的传播,并将试验结果与理论计算和数值模拟结果进行对比.在此基础上利用Fluent对4种不同突出条件下冲击波在巷道内的传播进行模拟研究,并且将风门和风筒防逆流装置处的超压随时间变化数据输入LS-DYNA进行数值模拟.研究结果表明:实际的冲击波衰减比数值模拟和理论计算更加快,试验和模拟误差不大且总的变化规律是一致的,利用数值模拟手段研究冲击波传播规律是可行的;风筒防逆流装置处的冲击波超压峰值大于风门位置的超压峰值,且冲击波超压在第1个波峰出现后震荡下降;由于风筒中反射出的冲击波叠加,风门位置的超压峰值是在第2个波峰出现,突出压力和突出孔径越大,相应的冲击波超压峰值就越大.研究成果对防突风门和防逆流装置设计具有指导意义.     

巷道断面突变对突出冲击波传播的影响

为了研究巷道断面突变对突出冲击波传播的影响和冲击波超压冲量的破坏作用,利用自行搭建的煤与瓦斯突出冲击波传播实验系统,结合三维变截面巷道冲击波传播数值模型的建立,基于实验室实验和数值模拟的方法,研究了不同初始瓦斯压力下突出冲击波在断面突变巷道中的传播规律。结果表明:突出后巷道内压力变化可划分为冲击扰动初始阶段和压力衰减阶段,其中冲击扰动初始阶段冲击波超压峰值大于压力衰减阶段压力峰值,且前者超压冲量小于后者;以初始压力为0.6 MPa为例,计算得出压力衰减阶段超压冲量比冲击扰动初始阶段高52.4%,总冲量随冲击波传播呈先衰减后增大的规律;突出发生后,冲击波超压先随距离发生衰减,当冲击波从断面突变前的大直径巷道传入后方小直径巷道,因壁面反射形成局部高压区,超压强度在截面前0.65 m处增大,出现先衰减后增大的变化规律。     

巷道截面变化对突出冲击波传播的影响

为了分析巷道截面积变化对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,首先利用流体力学、空气动力学理论建立了突出冲击波在变截面巷道中传播的数学模型,理论分析得出了冲击波衰减与截面积变化率之间的变化规律;其次构建了变截面巷道冲击波传播的实验系统,研究了冲击波在变截面巷道中传播规律,实验研究表明突出冲击波由大截面巷道传到小截面巷道时,冲击波超压变大,波阵面的单位能量是增大的;然后建立了冲击波在变截面巷道中传播的数值计算模型,数值计算结果表明冲击波初始超压越大,冲击波衰减越快,且巷道截面积变化率越大,冲击波衰减系数也越大;最后通过对比分析,表明理论分析、实验研究以及数值计算的结果是一致的。     

瓦斯煤尘爆炸的超压计算与预防

阐述了爆炸冲击波压力大小取决于爆炸所释放的能量和离爆心的距离，以及爆炸冲击波气流速度、气体流量、气流温度等爆炸气流参数的计算和爆炸超压的影响因素，并提出了爆炸超压的预防措施。     

瓦斯煤尘爆炸的超压计算与预防

阐述了爆炸冲击波压力大小取决于爆炸所释放的能量和离爆心的距离，以及爆炸冲击波气流速度、气体流量、气流温度等爆炸气流参数的计算爆炸超压的影响因素，并提出了爆炸超压的预防措施。     

煤矿瓦斯爆炸冲击波衰减规律研究与应用

基于弱冲击波理论,根据瓦斯爆炸释放的能量,推导出爆炸冲击波传播过程中超压与爆源点距离之间的衰减关系,得到冲击波参数随传播距离的衰减规律以及冲击波传播距离和时间存在的非线性关系.全尺寸实验与理论计算的对比结果表明,理论数据与实验结果基本吻合,证明了冲击波超压随距离衰减公式的合理性.应用研究结果分析了瓦斯爆炸后冲击波影响范围,认为小型瓦斯爆炸只是破坏局部通风系统,而大型瓦斯爆炸,或者瓦斯爆炸过程中有煤尘等参与会造成极大的灾害.     

由瓦斯临界参量计算其分子直径公式的推导及应用

在瓦斯分子体积常量b与瓦斯气体临界参量关系式的基础上,根据b的数值等于1摩尔瓦斯气体所有分子本身体积总和的4倍的等量式、和圆球的体积公式,推导出了由瓦斯的监界参量计算瓦斯分子直径的公式,并进行了实际应用。     

新疆艾维尔沟矿区1930煤矿瓦斯赋存规律研究

为掌握新疆艾维尔沟矿区1930煤矿煤层瓦斯赋存规律,根据地质资料、水文资料、煤层埋深和井下实测的瓦斯压力及最大瓦斯含量,分析了地质构造、盖层、水文地质对煤层瓦斯赋存的影响,并得出了4号、5号、6号煤层瓦斯含量、瓦斯压力与埋深的关系。     

管道内瓦斯爆炸传播试验研究

为了研发低浓度瓦斯抽放系统的安全设备,分别在DN500 mm和DN700 mm的试验管道内进行了瓦斯爆炸传播试验.通过动态信号综合测试系统采集了爆炸火焰和压力波的试验数据.试验结果表明:管道内瓦斯爆炸压力波峰值与传播距离呈二次函数关系,爆炸火焰到达时间与传播距离呈对数函数关系,且火焰传播速度随传播距离的增长而增大,管道直径对爆炸的传播有明显影响.     

澳大利亚煤矿瓦斯治理及利用

本文对澳大利亚煤矿及其主采煤层的瓦斯赋存情况、矿井瓦斯的主要来源及其排放方式、矿井主要瓦斯治理技术进行了介绍,对澳大利亚煤矿产量与瓦斯排放量之间的关系进行了对比分析,综述了矿井瓦斯利用技术、方式、瓦斯发电场所分布和发电能力等基本情况,对澳大利亚未来矿井瓦斯治理及综合利用进行了展望。     

基于等温吸附的临兴地区8 9号煤层含气量预测

煤储层含气量是煤层气勘探开发的重要地质参数,如何准确预测煤储层含气量是煤层气地质研究的关键问题。以临兴地区8 9号煤层为研究对象,基于煤岩等温吸附试验测试数据,分析了兰氏参数与温度、镜质体反射率之间的关系,探讨了含气饱和度与温度、埋深之间的相关关系,基于等温吸附理论建立了临兴地区8 9号煤层含气量预测模型,并对模型进行误差分析。结果表明：兰氏参数与镜质体反射率(Ro<2.5%时)呈指数相关关系,与温度呈线性相关,含气饱和度与埋深、温度具有较好的线性关系;建立的含气量预测模型具有一定的可靠性。     

超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术应用研究

为了解决工作面上隅角瓦斯超限问题,提出了超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术,阐述了超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术原理。以五阳煤矿7609工作面排水巷为试验点,通过在7609排水巷和回风巷之间施工超大直径钻孔,然后进行应用效果考察,并对数据进行分析,结果表明:单孔抽采时钻孔间距25 m或者30 m均可满足治理上隅角瓦斯的目的,在抽采负压3 kPa左右时,五阳煤矿超大直径钻孔抽采影响范围可达78 m,能对深部采空区高浓度瓦斯有持续的抽采作用,超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术可有效控制工作面上隅角瓦斯浓度。     

高瓦斯综放工作面超前支承压力与瓦斯涌出关系分析

工作面前方煤体内的瓦斯涌出量是整个工作面瓦斯涌出的重要组成部分。煤体内的瓦斯压力变化直接影响着瓦斯渗流速度,而工作面前方煤体的瓦斯压力变化又受煤体应力的影响,因此工作面超前支承压力与前方煤体瓦斯涌出存在着一定关系。对工作面前方煤体内瓦斯涌出与超前支承压力的关系进行了监测,通过监测结果进行分析并结合数值模拟,对超前支承压力与瓦斯涌出量的变化关系进行了分析。     

井上下联合抽采瓦斯技术在岳城矿的应用

为解决采空区瓦斯大量涌出严重制约综采工作面生产的技术难题,针对岳城煤矿1302采煤工作面瓦斯浓度高的情况,基于煤炭开采时空接替、瓦斯抽采关系,提出适合高瓦斯煤矿瓦斯治理的井上下联合抽采采空区瓦斯技术模式。实践表明:该技术模式能够大幅度降低工作面瓦斯超限的威胁,有效抽采高瓦斯矿井采空区积聚瓦斯,提高了高瓦斯煤矿瓦斯抽采水平和安全生产效益。     

山西大远煤业2号煤层瓦斯赋存及涌出规律

为搞清山西大远煤业有限公司煤层瓦斯赋存情况,采用井下钻屑解吸法对煤层瓦斯含量进行测定。通过对煤层埋深与瓦斯含量参数回归,得出二者的线性关系。使用2号煤层最大埋深处的原煤瓦斯含量作为基本参数对矿井2号煤层开采时瓦斯涌出量进行预测,并采用瓦斯地质法分析了影响2号煤层瓦斯赋存规律的地质因素,为该矿矿井通风和瓦斯治理提供依据。     

沙曲矿单一工作面推进度与瓦斯涌出量关系研究

 在世界能源形势日趋紧张的环境下,在国家大力提倡资源充分利用和环境保护的形势下,“绿色开采”、“煤与瓦斯共采”等理念将逐渐成为煤炭行业发展的必然趋势。文章简要分析了煤炭开采与煤层气开采的相互影响关系,并以华晋焦煤集团沙曲矿24207工作面为例,通过对数据的实测统计和理论分析,给出了单一工作面推进度与瓦斯涌出量的相互关系,为煤与瓦斯共采的评价体系提供了数据和分析基础,以期对煤炭行业的发展趋势产生良性的促进作用。