金属矿山斜坡道火灾烟气流动特性的数值模拟

针对金属矿山巷道布置特点及灾变后风流组分特性,采用k-ε双方程模型建立了多组元风流流动的数学模型,利用混合差分格式和基于同位网格的SIMPLE算法对斜坡道灾变后多组元风流流动进行了数值模拟。模拟结果表明,在模拟的巷道长度范围内污染物的体积分数均远大于国家标准,严重影响矿井的安全生产;其中联络巷下风侧斜坡道灾变的影响范围大于上风侧灾变,中段联络巷火灾对工作面的影响最为严重,高浓度污染物蔓延至整个工作面,是火灾防治的重点防范区域;灾变受风流的影响较大,灾变时期的风流控制是金属矿山火灾治理的重要方向。     

矿井风流热交换

<正> 三、风流通过矿内巷道的热交换通过矿内巷道的风流,要与巷道围岩、矿井水等周围物体发生一系列地热交换,使风流的状态参数不断地发生变化。我们取单元巷道长度 dy 进行分析。在围岩壁面完全干燥,并且无局部热源时,风流与围岩热交换的微分方程为:     

基于粗神经网络确定影响矿内通风风流稳定性主要风路的方法

提出基于粗神经网络确定影响矿内通风风流稳定性主要风路的方法.该方法首先应用粗糙集理论来选择影响风流稳定性的重要因素.然后构造确定影响矿内通风风流稳定性主要风路BP神经网络模型,根据重要因素采集生产实际数据,对神经网络模型进行训练,从而确定影响矿内通风风流稳定性的重要因素与巷道的风量之间的非线性映射关系.最后用神经网络计算主要因素的变化对巷道风量的影响,通过风量变化分析确定影响矿内通风风流稳定性主要风路.     

夏甸金矿深井通风降温试验及数值模拟研究

针对夏甸金矿深井通风降温问题,在该矿-682 m水平掘进巷道进行了通风降温试验,并运用Fluent数值模拟软件对试验巷道进行模拟,以此来研究通风降温过程中巷道内风流速度场与温度场的变化规律。试验结果表明,通风过程中,风量越大,降温效果越明显。Fluent模拟结果表明,通风过程中,风流在距掌子面20 m内会形成涡流,风流紊乱,而在距掌子面20 m外,风流则较为稳定;巷道内距掌子面越近,温度越低;受风流与岩壁热交换的影响,巷道断面的温度会呈现出四周高中间低的分布规律。对比试验数据与模拟结果,验证了Fluent数值模拟的准确性与可靠性,为解决夏甸金矿其他掘进巷道的通风降温问题提供了参考依据。     

高温掘进巷道温度场影响因素分析研究

针对高温掘进巷道,通过数值模拟方法研究其温度场分布。建立数学模型,设定巷道壁面温度沿长度方向变化,得出降温前后巷道温度分布变化云图,与井下实测温度值进行比对。具体分析了风流温度、风量以及风筒位置对巷道温度场的影响。结果表明,降低巷道入风温度,巷道内温度明显降低,但会造成冷量分布不均,扩大巷道内部风流温差;增大风量可以扩大巷道内低温区域,但对巷道内温度的降低作用不大;调节风筒离工作面距离可以改善巷道内温度分布,降低巷道内风流温差。     

主进风竖井内罐笼提升活塞效应对平巷风流的影响

针对主进风竖井内罐笼提升产生的活塞风效应及其对运输平巷内风流的影响。基于SST k-ω湍流模型，采用动网格对罐笼在竖井内运行进行空气流体仿真并通过现场实测对模拟数据进行验证的方法，研究竖井活塞风影响下运输巷道内风流流场的结构变化以及巷道内风流流动的紊动特性。研究结果表明：罐笼在竖井内运行产生的活塞风会造成平巷内风流的瞬态变化，导致巷道内风流流场分布紊乱，对局部风流扰动较大；活塞风影响下巷道内风速概率密度曲线走势呈正态分布；沿纵向分布的风流紊动强度值在活塞风影响下变化趋势存在自相似性，整体呈指数分布；沿横向分布的风流紊动强度在活塞风影响下沿巷道中心线呈对称分布；在巷道内局部位置分别取得沿纵向分布的风流紊动能最大值E_max=0.249 m²/s²以及沿横向分布的风流紊动能最大值E_max=0.503 m²/s²,紊动能值较大，易造成巷道内局部高、低速风流、涡流以及对周围风流产生卷吸作用。矿井通风系统遭到矿内不稳定因素影响，则可能导致井下局部用风地点或整个风流系统...     

巷道断面积对井下测风站位置的影响的数值模拟研究

 巷道拐弯会引起井下风流的扰动,造成风流的不稳定流动,而测风站要设置到风流稳定区域内才能有效监测风流的变化。本文设置了不同大小的巷道断面的巷道模型,模拟了风流流动,对不同位置的断面速度分布进行了分析,研究了巷道断面积对煤矿井下测风站位置设置的影响。数值模拟结果表明：巷道断面越大,在巷道转弯处,风流发生紊乱后,越不易达到稳定流动,巷道断面的水平方向比竖直方向更难达到稳定流动,且进口方向对出口方向影响更大,使出口方向达到稳定流动的距离更远。在确定的模型下,经最小二乘法拟合,测风站位置与巷道断面积满足线性关系：y=a+bx。     

回采工作面温度场分布规律的数值模拟

从守恒原理出发,导出了描述矿井采工作面风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过对矿内风流流动及热力过程的理论分析和现场实测,系统地开展矿内风流流场和风流温度场的分布规律及其耦合作用机理的理论分析研究,通过数值模拟,初步得出了矿井回采工作面风流温度与各种参数的变化规律：回采工作面风流温度随风速提高呈负幂函数规律降低,随入风流温度升高呈线性升高,随工作面长度和采煤机位置的变化而变化。     

单风机矿井通风网络非稳定流动模型及MATLAB数值模拟

根据井巷风流一维非稳定流动的微分方程和巷道内风流非稳定流动的数学模型,基于矿内空气动力学和矿井通风网络理论,建立了单风机矿井通风网络非稳定流动的数学模型。应用刚体理论和有限差分法,对模型进行求解,并利用MATLAB模拟了风机切断电源后分支风量的变化,得到了分支风量随时间变化的曲线。     

单风机矿井通风网络非稳定流动模型及MATLAB数值模拟

根据井巷风流一维非稳定流动的微分方程和巷道内风流非稳定流动的数学模型,基于矿内空气动力学和矿井通风网络理论,建立了单风机矿井通风网络非稳定流动的数学模型。应用刚体理论和有限差分法,对模型进行求解,并利用MATLAB模拟了风机切断电源后分支风量的变化,得到了分支风量随时间变化的曲线。     

回采巷道煤层中塑性区分布的数值模拟及分析

利用ADINA对具有巷道典型破坏的邯郸亨健煤矿2201回风巷进行巷道破坏数值模拟，得出了巷道达到稳定状态时，所需要的两帮的约束力。然后利用理论分析公式，根据实地测量数据，计算出巷道达到稳定时所需要的两帮约束力的解析解，并将二者进行了比较分析，得出数值模拟的约束力和位移与理论分析的两帮应力、实地测量的两帮位移的误差在10％以内，为巷道设计与加固提供了新的方法。     

瓦斯排放巷对采空区“三带”分布影响的研究

为了解瓦斯排放巷对采空区"三带"的影响,运用滤流及通风网络理论,模拟研究了无瓦斯排放巷和存在1条、2条瓦斯巷以及瓦斯巷位置发生变化时采空区"三带"分布。结果表明,瓦斯排放巷对采空区内漏风风流分布影响较大,瓦斯巷离回风巷越近,其影响范围越大,"氧化带"越宽,并且随着瓦斯巷数目和位置的变化,"三带"的形态和范围更加不规则。研究结果与现场观测基本一致。     

深井软岩巷道破坏原因及矿压显现规律

根据现场调查和实测结果，分析了马路坪矿软岩巷道围岩变形和破坏的主要原因。通过数值模拟计算，分析了巷道围岩破碎区、塑性区范围和应力位移分布规律，为巷道合理支护形式的选择提供理论依据。     

综放回采巷道围岩矿压的采厚效应研究

本文在现场观测的基础上,以谢桥矿综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,对一次采厚不同情况下的综放巷道围岩应力分布进行了系统的数值分析研究。研究结果表明:随一次开采厚度的增加,综放回采巷道位移变化和应力变化截然不同。随采厚的增加,综放巷道的位移量明显增大,变形与一次开采厚度成正比;随一次采厚的增加,综放巷道围岩的应力降低,其峰值大小与一次采厚成反比,峰值距工作面煤壁距离与一次采厚成正比,即随一次采厚增加,围岩应力影响范围增大,而峰值降低。该研究成果为采场巷道合理布置与维护及综放开采动力灾害的防治,提供了理论依据。     

回风石门软岩巷道变形破坏机理及其支护对策

针对煤矿回风石门出现严重底臌、折帮和顶沉等非线性大变形破坏现象,且难支护的问题,采用工程地质力学分析、数值模拟和现场试验研究相结合的研究方法,对巷道的变形破坏机理和支护对策进行了深入研究。结果表明,巷道的变形破坏受分子吸水膨胀、胶体膨胀、构造应力、重力、工程偏应力、软弱夹层、层理等多种因素影响,其变形力学机制为IABIIABDIIIBC型。针对该种类型的复合型变形力学机制,提出了相应的转化为单一型的技术对策,数值模拟结果表明该技术对策可有效控制巷道的大变形破坏;提出了恒阻大变形锚杆+金属网+底角注浆锚管+钢纤维混凝土耦合支护方案,现场应用效果良好。     

对称多叶片式耐磨风量调节阀流场模拟

针对现有蝶阀存在易磨损、使用寿命短等问题,研制出一种对称多叶片式耐磨风量调节阀。利用标准κ-ε模型对该阀的流场进行了数值模拟,并与蝶阀进行了对比研究,结果表明,该阀流场分布比较均匀,无偏流现象,阀体边壁处流体速度较小,结构合理,具有较好的耐磨性能。     

覆岩崩落过程中群巷动力特征与稳定性分析

采用FLAC~(2D)数值模拟对西石门铁矿群巷在上覆采空区崩落动力作用下围岩的动力特征进行了分析,得出动力作用对群巷的主要影响,并对动力作用下群巷围岩稳定性进行分析,进而为预防由于动力作用而可能产生的破坏及围岩支护提供理论依据。     

深部岩巷在动力扰动下的破坏机理分析

结合某巷道工程实例，利用新开发的动态版岩石破裂过程分析系统RFPA2D分析了动力扰动对深部岩巷破坏过程的影响，从细观角度分析了不同深度或受不同静压力的岩石巷道在动力扰动下的破坏规律.结果表明，对于不同埋深的巷道，所受应力状态不同，则所处稳定状态也不同.当巷道埋深较小时，处于较稳定状态；当巷道埋深较大时，越来越接近临界稳定状态，较小的扰动便可以导致裂纹的大规模瞬时动力扩展，诱发巷道的失稳破坏，并伴随着应变能的高速释放.深部巷道所受静压较大，在动力扰动下比浅部巷道更易发生失稳破坏.     

玄武岩裸体斜井井筒围岩稳定性分析

地下井巷的开掘工作破坏了地层原岩应力的平衡状态,导致井巷周围岩体内应力的重新分布和应力集中,当集中应力超过井巷周围岩体强度时,将引起井巷围岩变形、松动垮落和底板鼓起等一系列矿压显现现象。显然矿压显现的剧烈程度不仅和矿山压力的大小有关,而且和井巷围岩自身的物理、力学性质也紧密相关。针对西南某在建矿井玄武岩裸体斜井井筒围岩的稳定问题,利用弹性力学和岩石力学的相关知识,采用理论分析和数值模拟相结合的综合研究方法,对井筒开掘引起的周边围岩内的最大集中应力以及最大集中应力和玄武岩岩体许用强度之间的关系进行了深入研究,得出了最不利情况下井筒周边围岩的最大集中应力仍然小于玄武岩岩体的许用强度、该段斜井井筒可以采用裸体巷道的重要结论,为现场的支护设计与施工提供了科学的理论依据。     

基于粒子系统的煤层自燃烟雾模拟研究

在煤层自燃的三维可视化研究中,对火焰烟雾的模拟一直很难取得令人满意的结果。采用粒子系统算法对煤层自燃起火的场景做了仿真模拟,同时考虑到烟雾受风流以及巷道因素的影响,取得了较好的效果。