掘进巷道瓦斯爆炸衰减规律及特征参数分析

运用爆轰和爆炸动力学理论的研究方法,建立了瓦斯爆炸的物理模型和冲击波关系式,目的在于研究煤矿掘进巷道瓦斯爆炸时期爆炸冲击波、爆轰波的衰减规律及特征参数的特性.通过对冲击波、爆轰波衰减渐近规律的分析,推导出柱面、球面强爆轰波的衰减有限距离的函数表达式.实验和计算结果的对比分析得出：柱面、球面强爆轰波在有限距离内可以衰减为C-J爆轰波,同时推导出强爆轰波衰减为C-J爆轰波的有限距离公式.     

全尺寸独头巷道内瓦斯爆炸超压预测模型

通过对TNT当量法理论的分析,以及对全尺寸独头巷道内瓦斯爆炸超压数据的研究,建立了全尺寸独头巷道内瓦斯爆炸超压随距离衰减的预测模型,并通过3个实例对其进行了验证.验证结果表明：该预测模型的计算值和实验值吻合较好.     

瓦斯爆炸冲击波在单向转弯巷道内传播及衰减数值模拟

在应用一些基本假设的基础上,建立了瓦斯爆炸冲击波在转弯巷道内传播的物理模型和数值模型.数值模拟的结果表明,转弯巷道内传播的冲击波,其压力、速度和温度等参数在传播过程中存在着衰减态势.在瓦斯爆炸初期,由于化学反应的存在而使冲击波波阵面上的参数不断增加;而在全部瓦斯混合气体反应结束后,压力、速度和温度的衰减较慢.通过实验数据、模拟数据和实测数据的对比表明数据的吻合程度较高,证明了数值模型的可行性.     

瓦斯爆炸冲击波超压的衰减规律

运用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律及爆炸气体动力学理论等,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波的衰减规律进行研究.通过对瓦斯爆炸冲击波衰减规律分析表明:爆炸冲击波波阵面上的最大超压与传播距离和巷道断面积的平方根成反比,与瓦斯的初始爆炸能量的平方根成正比.实验与理论计算的对比结果表明:理论计算的数据与实验获得的数据比较接近,证明了冲击波超压随距离衰减公式的合理性.     

提高瓦斯抽排巷快速掘进的方法

介绍了张集煤矿瓦斯抽排巷施工技术、工艺及组织在提高巷道快速掘进中的作用。     

煤矿瓦斯爆炸冲击波超压峰值的预测模型

通过对空气中冲击波超压峰值的理论分析,基于TNT当量法对煤矿巷道内瓦斯爆炸超压数据进行研究,建立了煤矿巷道内瓦斯爆炸超压预测模型,并通过与实验测量值的比较,对模型进行了修正,该预测模型可以为矿井安全设施设计、事故灾害程度评估、安全设施审查提供理论依据.     

巷道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究

基于燃烧理论、爆炸理论及遵守的守恒定律,建立了巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型.利用Fluent软件对煤矿巷道内预混瓦斯气体的燃烧爆炸进行了分析和模拟研究,得到了巷道内瓦斯爆炸过程中超压变化规律.展现了爆炸冲击波在巷道内的衰减过程.将数值模拟结果与实验结果进行对比分析,数据高度吻合,证明了数值模拟的合理性,进而为煤矿瓦斯爆炸传播过程的分析研究及瓦斯爆炸事故的防范提供了一定的参考,也为优化矿用救生舱、避难硐室的设计参数提供了理论依据.     

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。     

我国煤矿瓦斯灾害防治对策

由于钻孔排渣空间狭小、煤体颗粒易堆积等原因,顺层钻孔在水力割缝过程中容易出现喷孔、堵孔及抱钻等现象,严重影响顺层钻孔割缝施工成功率及安全性。针对以上问题,研究了顺层割缝钻孔钻进时的钻孔形态,通过分析钻孔下沉现象,将割缝钻孔分为加速下沉段、倾斜下沉段及开孔段3个阶段,分析了各阶段钻孔堵孔模型及堵孔现象。研究得到割缝钻孔各阶段煤渣的运移情况：加速下沉段钻孔煤渣运移以水流升力及拖拽力为主,煤水混合两相流体通过钻杆旋转的扰动作用充分混合;倾斜下沉段则以钻杆外螺旋旋转动力为主带动煤渣运移。通过大量现场试验,得到了不同煤层坚固性系数条件下的割缝压力及钻杆转速参数。研究发现,随着煤层坚固性系数的增大其最优割缝压力随之增大,但合理钻杆转速随之减小,形成了包括合理选择割缝压力及钻杆转速参数、控制压力调节梯度、孔口返水返渣情况观测,以及延长割缝后低压洗孔时间等4个方面措施的顺层钻孔割缝排渣工艺技术。现场试验结果表明,割缝排渣工艺技术能有效避免割缝堵孔风险,保障顺层钻孔割缝安全实施,提高割缝成功率,大幅提高钻孔瓦斯抽采效率,有效推进了顺层钻孔水力割缝卸压增透技术的应用。

     

无煤柱开采掘进期间加强巷道支护探讨

Y型通风无煤柱开采需要沿空留巷,所留巷道要保持到下一个工作面回采使用.对于沿空留巷,煤矿工程技术人员经过了几十年不懈的努力,用各种支护材料对沿空留巷进行了支护实践,也没能够摸索出一套有效的支护技术.现用水泥充填墙配合掘进巷道期间高密度的锚索、锚杆联合支护和留巷前补强支护取得了Y型通风无煤柱开采沿空留巷的成功技术.利用这个技术结合我矿实际情况,我们制定我矿Y型通风无煤柱开采工作面掘进期间巷道支护方案,并成功地实现了Y型通风无煤柱开采.下面是Y型通风无煤柱开采掘进巷道期间高密度的锚索、锚杆联合支护和留巷前补强支护在我矿应用与探讨.     

掘进巷道降低爆破尘毒的工业实验研究

采用工业试验的方法,研究富水炮泥填塞炮孔降低掘进巷道爆破尘毒的效果。通过定性分析和定量分析得出,采取添加富水炮泥措施的爆破与常规爆破相比,爆破尘毒中粉尘和CO的产生量分别减少了62.2%、54.7%。研究结果对减少爆破尘毒污染、保护工人安全具有重要意义。     

掘进巷道停风后瓦斯浓度分布规律探讨

在巷道掘进中，因检修、停电等原因停风造成瓦斯积聚，巷道内的瓦斯浓度随时间推延沿巷道径向分布不均匀。利用质量守恒定律，分析并从理论上推导出不同时期沿巷道径向瓦斯浓度的分布规律，其研究结果有助于掘进巷道瓦斯的排放，有利于在掘进巷道瓦斯爆炸事故的调查中，为分析爆炸事故瓦斯的积聚原因提出了理论支持。     

夹角给向法在巷道掘进中的应用

在掘进现场用罗盘给出的方向受巷道内金属支架影响误差较大，夹角给向法在巷道掘进中给现场提供了操作性比较强的给向方法。     

障碍物对巷道瓦斯爆炸传播影响数值模拟研究

采用流体力学软件FLUENT对不同障碍物情况下巷遭瓦斯爆炸过程进行数值模拟,研究了障碍物对爆炸传播的影响。模拟结果清晰地显示了巷道瓦斯爆炸火焰传播过程,并且表明巷道障碍物的存在会产生湍流现象加速火焰传播,增大瓦斯爆炸的危害,因此巷道中应尽量减少不必要的障碍物存在。     

新型施工技术在高河煤矿高瓦斯抽采巷的应用

高瓦斯矿井高河煤矿在开采过程中,针对采用炮掘瓦斯抽采巷进行瓦斯治理所遇到的难题,对施工技术进行改革创新,引进EBZ318悬臂式掘进机替代原来的炮掘,并采用新的支护设计来维护瓦斯抽采巷道的稳定性。该施工技术大大提高了巷道的单进水平以及降低了劳动强度,使得高瓦斯矿井可以高效安全的生产,具有一定的推广应用价值。     

铀矿山巷道分步开挖的有限元分析

以某铀矿山一掘进面为例,应用非线性三维有限元求解程序ANSYS,对分步开挖过程进行数值模拟,讨论不同的开挖步骤对岩层的应力影响,为开挖的安全性提供理论指导。     

神东矿区巷道综合机械化掘进工艺适用性研究

通过对神东矿区煤矿目前采用的几种巷道掘进工艺进行阐述、对比,进一步加深了对掘进工艺的认识,按照安全、高产、高效的原则,为今后矿井的机械化掘进提供一定的借鉴。     

掘进巷道混合式通风数值模拟研究

依据气固两相流理论,以某金属矿掘进巷道内前压后抽混合式通风系统为研究对象,运用FLUENT软件对掘进巷道内爆破粉尘在混合式通风流场下的浓度分布进行数值模拟。通过改变混合式通风参数(压、抽风筒口与迎头面之间的距离、压抽风量配比),在不同的通风工况下通风15min后,分析比较巷道内的粉尘浓度分布,从而确定混合式通风最佳的通风参数。研究结果表明,压抽风筒距离迎头面太近或太远都不利于通风排尘,对于该矿巷道,当压风筒出风口与迎头之距L压=8~10m,抽风筒吸风口与迎头之距L抽=30~35m,压抽风量配比为1∶1.3时,通风除尘效果较好。     

高瓦斯特厚煤层采动影响下巷道快速掘进研究

运用概率积分法并通过现场观测裂隙带发育范围与测试瓦斯含量,确定高瓦斯特厚煤层高抽巷的位置,实现了高抽巷的快速掘进。在高抽巷内对圈定范围内预抽瓦斯,从而实现上下巷快速掘进。     

高瓦斯矿底板岩巷快速掘进岩层层位选择

寺河矿西井区3号煤层由于瓦斯含量高、涌出量大,为加快岩巷进尺速度,通过底板岩巷岩层性质分析,开展高瓦斯矿井大采高工作面底板岩巷层位选择技术研究,结果表明:将原底板岩巷沿5号煤掘进变更为沿K₆灰岩掘进。原底板岩巷沿5号煤掘进平均进尺为2 m/d,巷道月进尺为60 m,底板岩巷K₆灰岩掘进平均进尺为5 m/d以上,巷道月进尺为150 m左右。按照底板岩巷对掘贯通,提前6.4个月完成底板岩巷的掘进,打破寺河矿采掘衔接紧张局面。变更层位之后按照提前6.4个月底板岩巷掘进到位,省去人工费用合计640万元。由于5号煤顶板为K₆灰岩,属坚硬岩石,变更后底板岩巷打钻将不穿过K₆灰岩岩层,加快了打钻速度,降低施工强度。通过对岩巷层位选择技术研究,对寺河矿岩巷掘进以及岩巷层位选择提供了依据。