露天矿潜孔钻机泡沫发生器及其流量特性的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器应用效果差、湿式凿岩用水量大的现状,针对潜孔钻机的产尘特点,设计出一种适用于潜孔钻机的泡沫发生器。通过理论计算及数值分析,确定了泡沫发生器的基本尺寸及发泡参数,掌握了其内部气液流场的分布特点。通过泡沫发生器的流量特性实验可知：液体流量及气体流量越大、发泡网目数越小、发泡剂浓度越高,泡沫流量越大。当液体流量为18 L/min、气体流量为30 m3/h时,使用发泡网1及浓度为1.5%的配方3,泡沫流量达到最大值515 L/min。整体来看,泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上。     

煤层注水促抽瓦斯及其影响因素的数值模拟

为有效预防煤矿瓦斯灾害,获取煤层注水促抽瓦斯的合理参数,以常村煤矿2103工作面为例,依据多相渗流理论,采用Fluent软件的VOF模型及多孔介质模型耦合求解,对煤层注水促抽瓦斯技术及其影响因素进行数值模拟,并将模拟结果应用于现场,对比分析数值模拟与现场实测数据,二者基本吻合.研究结果表明:煤层瓦斯含量以注水孔为中心径向逐步降低,以抽采孔为中心径向逐步升高;注水前抽采阶段,随着抽采时间的增加,抽采范围逐渐增大,抽采孔瓦斯流量先快速下降,后逐步缓慢降低;注水促抽阶段,随着注水时间的增加,注水范围逐渐增大,注水流量逐步降低,煤层瓦斯含量缓慢升高,抽采孔瓦斯流量逐渐增加;注水后抽采阶段,随着抽采时间的增加,压力水覆盖范围持续增大,煤层瓦斯含量逐渐降低,抽采孔瓦斯流量逐渐减小.注水时机、注水时间、注水压力、注水方式、布置方式及钻孔间距是影响煤层注水促抽瓦斯效果的6个主要因素.瓦斯正常抽采20 d后,按照一注一抽方式及5 m间距布置注抽钻孔,在8 MPa煤层注水压力下间歇注水10 d,煤层注水促抽瓦斯效果较好.     

露天矿潜孔钻机泡沫发生器的性能实验

为解决露天矿潜孔钻机作业粉尘污染严重的问题,从传统除尘技术应用效果差、耗风量大、取水困难等事实出发,根据泡沫除尘机理及两相泡沫发泡原理,设计了一种适用于露天矿潜孔钻机的泡沫发生器,并对其发泡性能进行研究.通过开展泡沫发生器的泡沫流量、发泡倍数及半衰期等性能实验,确定出影响泡沫发生器发泡性能的主要因素,得出泡沫发生器的最佳工况点.实验结果表明:气体流量、液体流量(气液比)、发泡网及发泡剂质量分数是影响泡沫发生器发泡性能的4个主要因素,在工况为发泡网1、质量分数1.5%的配方2、气体压力0.7 MPa、液体流量18 L/min及气体流量30 m~3/h条件下,泡沫发生器发泡性能达到最佳,其流量为515 L/min,发泡倍数为22,半衰期为65 min.经现场试验,泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上,应用效果良好.     

煤层注水对原煤孔隙及甲烷吸脱附性能的影响

煤层注水对防突具有显著效果,而煤层孔隙特性是影响瓦斯吸脱附及渗流的重要因素,为了从孔隙角度揭示不同注水压力对原煤体甲烷吸脱附性能的影响。选取首山矿己15-12070工作面进行煤层注水现场实验,使用氮吸附法得出各煤样孔隙特性并用分形理论计算孔隙粗糙度,使用静态容量法测出各煤样吸脱附参数。结果表明:注水后各孔径段孔隙量均有所增加,注水压力与比表面积、孔容及分形维数呈线性正相关关系;孔隙特征参数与甲烷吸脱附性能呈线性正相关关系;各煤样均出现甲烷吸脱附迟滞现象,且注水压力越高,甲烷吸附能力越强,脱附迟滞程度越大。煤层注水压力越大,煤的孔裂隙数量会增多且粗糙度增大,煤体倾向于保留更多的瓦斯。     

高溜井卸矿冲击气流产生规律及其影响因素的数值模拟

高溜井卸矿过程中产生的冲击气流是卸矿硐室及其附近巷道产尘的主要原因,本文采用考虑气固两相间双向耦合作用及颗粒间碰撞作用的密相DPM模型进行模拟,对气相和颗粒相分别采用欧拉法和拉格朗日法建立控制方程,数值模拟研究高溜井卸矿时冲击气流产生及其与各影响因素之间的关系。计算结果表明：冲击风速随卸矿流量的增加而增加,但其增幅随卸矿流量增加而减小,最大冲击风速与卸矿流量成近似幂函数关系,且卸矿高度越大,幂指数越大,模拟得幂指数范围为0.593~0.732;卸矿高度越高,冲击气流越大,且最大冲击气流与卸矿高度的1.05次方近似成正比;矿石粒径越大,冲击气流越小,最大冲击风速与矿石粒径的-0.63次方近似成正比;多中段同时卸矿时,各中段产生的流场会相互作用,从而降低冲击气流的叠加。     

综采工作面采空区封闭与惰化防灭火技术的数值模拟

为了验证综采工作面采空区封闭与惰化过程中相关技术参数的合理性,了解注惰过程中各组分气体体积分数分布及扩散规律,掌握其随时间变化特点,依据气流渗透及扩散理论,运用Fluent软件对采空区封闭后惰化过程进行数值模拟,并采用现场取样化验分析的方法对采空区封闭后注惰过程中气体体积分数进行监测.通过对比发现,模拟结果与监测数据基本吻合,验证了模拟结果的准确性.由模拟结果可知:双"U"型通风系统的存在使得采空区内部空间具有较为均匀的风流流场分布;在正常通风情况下,O₂、CO₂及N₂体积分数随距工作面距离的增加而逐步降低,CH₄体积分数以下隅角为中心径向逐步增大;随着注惰进程的推移,O₂和N₂体积分数随着注惰时间的累积逐步升高,CH₄和CO₂体积分数则反之.      

露天矿潜孔钻机泡沫除尘发泡剂配方的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器、湿式凿岩除尘效率低、应用效果差的现状,采用改进ROSS-Miles 法进行发泡剂性能评价实验,研制出一种发泡性能好且适用于露天矿潜孔钻机泡沫除尘的发泡剂配方。通过单一发泡剂实验,分别以液流停止后0和5 min时的泡沫体积表示发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性,优选出发泡性能优良的3种发泡剂进行两两复配,同时加入稳泡剂及无机盐,以增强发泡剂的稳泡效果及发泡能力,最终确定了发泡剂的最佳配方为：C(A)=0.5%,C(B)=1.0%,C(G)=0.3%,C(NaCl)=0.5×104 mg/L。通过工业性试验发现,使用泡沫除尘后采场空间粉尘浓度大幅度降低,平均降尘率高达90%以上。     

气水喷嘴雾化特征与降尘效果分析

为提高气水喷嘴在煤矿井下高浓度粉尘作业场所的喷雾降尘效率,通过实验研究了气水喷嘴的雾化特性参数,得出了雾滴平均直径与气、水流量的变化规律;以煤矿综掘工作面气水喷雾降尘过程为研究对象,建立了相应的数学模型,推导出了气水喷嘴降尘效率的关系式,采用Matlab软件绘制了降尘效率曲线.研究表明:水流量一定时,气体流量越大降尘效率越大;气体流量一定时,降尘效率随水流量的增大先增大后减小;粉尘粒径越大,喷雾雾滴有效作用距离越长,粉尘越容易被沉降;要使气水喷嘴的降尘效率达到80%以上,气体流量必须大于150×10~(-5)m~3/s,最佳的气水流量比范围为100~150.依据工作面粉尘的粒径分布和降尘效率要求,参照相关曲线选择最佳的气水流量,可以达到更好的降尘效果和经济效益.     

警报传播过程建模及影响因素

为了研究警报在社会关系网络环境中的传播特征及影响因素,基于多主体建模软件Repast仿真平台,以复杂系统和复杂网络理论为指导,在ER随机网络和WS小世界网络模型的基础上建立了警报的传播模型.对社会关系网络结构和信息源节点规则进行不同设置,通过对模拟结果的研究发现具有高聚类系数的网络结构和信息源选择高连接度的节点时,警报通知的传播效率明显提高.      

卸矿站粉尘浓度影响因素的数值模拟研究

为了掌握卸矿站卸矿时卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件对巷道内粉尘浓度的影响,以国内某矿山2号卸矿站为研究对象,运用ANSYS软件对该卸矿站建模、模拟,研究巷道粉尘浓度与卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件之间的关系。研究表明,数值模拟结果与实测结果基本吻合;下风向巷道粉尘浓度大小与卸矿量成正比例关系,与风速、矿石粒径成反比例关系;满足生产条件的情况下,卸矿量5 000 kg/s、巷道风速1.5 m/s时,尽可能增大矿石粒径、定期清扫巷道壁面,可有效降低巷道粉尘浓度。