循环风幕阻隔效果多因素正交实验研究

高压气流形成的风幕可以有效的解决井下通风与交通的矛盾,为提高风幕阻隔风流的效率,利用正交实验的方法设计了影响矿用风幕阻隔效果的6因素5水平实验,以数值模拟的方式完成实验。结果表明:射出角度为最大影响因素,风幕回风口与射出口间距对风幕阻隔效果亦有较大影响,随间距的增大风幕的阻隔能力可得到较大提高。     

G4—73型风机减风节能方法的选择及效果

通过对刘桥一矿G4-73-11型离心式风机减风节能方法的选择,说明对主要扇风机进行合理的调节,必须以主要扇风机的运行特性和矿井风阻的合理匹配为基础,才能保证矿井的安全生产,提高矿井经济效益。     

综掘工作面风幕控尘除尘系统数值模拟研究

为了解决综掘工作面粉尘浓度严重超标,严重威胁着井下工作人员的健康与安全问题。以玉华煤矿2410综掘面为研究背景,在压抽混合式通风的基础上,运用风幕控尘技术,构建了风幕控尘除尘系统。运用数值模拟和现场实测的方法对工作面风幕控尘除尘系统的粉尘场进行分析,应用FLUENT软件数值模拟压风口位置及风幕射流角度对该系统除尘效果的影响。分析结果表明,根据综掘面实际情况,确定该系统在压风口距迎头面15 m、风幕射流角为5°时,风幕后方工作区呼吸带粉尘平均浓度为23.84 mg/m³,系统除尘效果最佳,除尘效率提高了91%,作业人员环境明显改善。     

锥形风幕风机流场的实验研究

推出一种新型除尘风机———锥形风幕风机。它不同于普通风机,风幕风机在同一轮毂安装有角度相反的2套动轮,外动轮产生的正压射流和内动轮产生的负压汇流叠加形成锥形风幕流场,将污染区域封闭其中,抑制了瓦斯和粉尘的扩散。通过实验测试,验证了风机流场的存在及其合理性。实验证明:风幕风机的有效吸程比普通抽出式风机增加了8～12倍,对呼吸性粉尘的治理效果尤为明显。     

压抽比及风幕发生器位置对机掘工作面阻尘效果的影响

为了掌握压抽比β、风幕发生器与工作面距离L_w对风幕阻尘效果的影响规律,利用Fluent软件数值模拟了β及L_w不同耦合方式下的风流场及粉尘流场运移情况。结果表明,随着β降低、L_w增大,风幕发生器形成的径向旋流风幕逐步转变为轴向阻尘风幕,β越大、L_w越大,径向旋流风幕的阻尘能力越弱,粉尘的扩散距离Ld随之增大;β越小、L_w越大,形成的轴向阻尘风幕越稳定,Ld随之降低,且轴向阻尘风幕阻尘能力优于径向旋流风幕。根据数值模拟结果,结合生产实际,确定β为0.75、L_w为20 m是风幕阻尘的最佳通风参数设置,将该参数在回坡底煤矿东五采区胶带巷进行了工程应用,实测风速方向及大小与数值模拟结果相对误差较小,说明数值模拟结果较为准确,工作面内形成了厚约3 m的轴向阻尘风幕,现场高浓度粉尘被阻控在距工作面6 m以内、掘进司机前部巷道空间范围内,阻尘效果明显。     

基于ANN的泡沫金属阻隔爆效果预测研究

泡沫金属是目前能够同时抑制瓦斯爆炸火焰波和压力波的新型阻隔爆材料,影响其阻隔爆效果的因素众多,而测试实验过程费用高,周期长。为减少实验周期的材料损耗,优化泡沫金属参数组合,提高实验效率,采用人工神经网络方法对不同参数组合的泡沫金属阻隔效果进行了预测研究。结果表明:BP神经网络适用泡沫金属阻隔爆效果预测。当BP网络采用10个神经元,传递函数选择"logsig"、"purelin",网络达到最优,预测压力和温度的最大衰减率平均误差分别为13%和4%。研究表明人工神经网络可以用于泡沫金属阻隔爆效果的预测。     

基于正交实验的坚硬顶板巷道支护参数优化模拟研究

为研究准备巷道围岩变形的影响因素,采用正交实验与数值模拟方法对黄家沟煤矿21采区8+9煤层回风巷道支护方式和参数进行优化设计。在正交试验优化组合基础上,借助数值模拟软件FLAC^3D模拟分析不同支护方案条件下巷道围岩的变形量、应力分布、塑性破坏程度。研究结果表明：准备巷道围岩变形的影响因素敏感性由大到小的顺序依次为：锚索长度、锚索排距、锚杆长度、锚杆排距、锚索数量,并以准备巷道两帮和顶底板变形情况为重点考察指标,通过绘制支护体系下的各个因素对巷道围岩变形情况影响的变化趋势图,最终优化确定合理的支护方案及支护参数。     

角联网络下行通风火灾的实验研究

通过开展角联网络的火灾模拟实验,观察到下行风流的角联分支受火灾作用而发生逆转的全过程。实验结果表明:下行通风角联分支风流的逆转可以归结为烟流和风流异向分层流动的量变过程和风向突变的质变过程。角联分支的火灾作用改变了上风侧旁侧支路的风量和下风侧旁侧支路的阻力特性。     

矿井双风机并联运转影响因素研究

结合澄合矿区二矿通风系统现状,通过并联运转实验,系统的分析了双风机并联运转效果的影响因素,并提出了相应的通风系统优化措施,研究结论对保障老矿区通风系统改造的合理性、稳定性有重要的指导和借鉴作用。     

煤矿巷道底鼓数值模拟及割槽技术

以新疆四棵树煤矿的三矿A504综采工作面的沿空巷道底鼓为例,运用数值模拟方法,分析巷道底板岩层位移和应力分布的特点,确定其底鼓类型兼有剪切错动型与挤压变形,主要原因为巷道两侧高集中应力、高水平构造应力和完整的巷道底板岩层。在此基础上,通过正交实验进行巷道底板割槽方案设计,选择合理、有效的割槽宽度和深度,解决巷道底鼓问题。     

突扩巷道流场回流区边界PIV实验与数值模拟

为探究突扩巷道断面风速分布规律,准确确定流场回流区边界,利用粒子图像测速仪(PIV)对矩形均直突扩巷道流场进行测试,并对不同突扩比和不同入口风速条件下突扩流场进行数值模拟。研究结果表明:风流经过突扩巷道后流线由平滑直线发生突变,在突扩位置后上下隅角形成回流旋涡区,回流区域负值风速的存在使得回流区内速度分布呈现“Ω”型,随着距离的增加速度分布逐渐趋于稳定并呈“∩”型,断面风速由“Ω”型分布向“∩”型分布的过渡位置即为突扩巷道流场回流区边界位置; 在风速0．1～2．5 m/s内,回流区边界位置随着风速的增大有较大变化,而在风速2．5～25．0 m/s内,回流区位置随风速的增大变化较小; 当风速一定时,回流区边界位置随着突扩比的增大而距突扩过渡面越远,即回流区越长。     

基于FLUENT的井下选矸车间空气流场模拟研究

为了确保煤矿井下选矸车间通风可靠和安全运行,利用FLUENT软件对井下选矸车间的风流流场进行了数值模拟,为合理通风提供理论支持。结合常村煤矿井下选矸车间的具体布置,建立三维物理模型,模拟分析了不同风量情况下各地点的风速分布,确定出最低风量要求。通过风流流场分析,找出了相应的微风和涡流区域。根据最低风速要求,采取改变巷道局部设计、增加导风板措施杜绝该区域出现微风和涡流现象,以保障井下安全生产。