Numerical simulation study on the thermal environment in heading face

Based on k-ɛ turbulence model, the distributions of the velocity field, temperature field, thermal comfort index, PMV-PPD (Predicted Mean Vote-Predicted Percentage Dissatisfied), and air quality index, mean age of air were obtained of Zhouyuanshan Coal Mine in −650 m level of a heading face by CFD(Computational Fluid Dynamics)software, Airpak 2.0. Moreover, the human thermal comfort and the air quality of the heading face were analyzed with PMV-PPD and mean age of air indices, which received an intuitive visualization and accurate evaluation results. In order to create a safe, comfortable, and economical underground operating environment, a scientific, rational, and comprehensive prediction and evaluation needed to provide a theoretical and technical basis for coal mine ventilation, cooling, heat harm treatment, and prevention. Meanwhile, from the human thermal comfort and air quality to research the underground environment, it embodied the concept of being human oriented.     

矿井热环境人体热舒适性研究

通过对热平衡条件下矿工皮肤平均温度、排汗率、皮肤湿度和工作时间上限等主观热应力指标的计算分析,发现在满足一定环境湿度条件下可将回采工作面干球温度上限放宽至28 ℃。在此基础上,应用人体热平衡模型,结合实测数据提出含有多个主客观指标的热舒适区图概念。在同时满足矿工热平衡及出汗率条件下,根据从事一定劳动强度的矿工所对应的皮肤平均温度曲线将热舒适区图划分为非工作区、舒适区及禁止工作区。采用兖州煤业集团东滩煤矿某回采工作面实测数据及流场、温度场模拟结果,验证了干球温度上限有条件地定为28 ℃及热舒适区图的正确性。     

回采工作面温度场分布及人体热舒适的数值模拟研究

基于三维k-ε湍流模型,利用Fluent软件模拟了高温高湿回采工作面中的热环境.并根据热舒适性的评价指标PMV-PPD(Predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied)对巷道中热环境进行预测和评价,给出了高温高湿回采工作面中的速度场、温度场、热舒适性指标PMV、PPD分布图.结果表明:当入口空气速度0.5≤v≤1.0m/s时,送风温度在18≤t≤22℃比较合适.当入口空气速度1.0v4m/s时,以22℃送风时人体有吹风感,但是人体处于-1≤PMV≤+1舒适范围,能满足矿工的热舒适要求.高温高湿回采工作面通过优化送风速度和送风温度,可满足井下作业人员的热舒适性要求,同时达到节约能源目的.     

“三小”爆破技术在煤巷掘进中的应用

“三小”爆破技术在煤巷掘进中应用 ,有效控制顶板 ,提高了工作面安全性 ,经济效益显著     

掘进巷道风流热环境的数值模拟

用三维k-ε紊流模型模拟了压入式局部通风掘进工作面风流与巷道围岩的热交换过程以及巷道壁面水分和风流之间的热湿交换.得出掘进工作面风流温度和湿度的分布是相似的, 阐明了从工作面壁面散发显热和潜热随时间的变化规律及其与湿度系数的关系,即湿度系数越大,潜热热流密度越大,显热热流密度越小,总热流密度随湿度系数的增大而增加.分析了掘进巷道周围岩石的温度分布和变化规律,壁面换热系数分布不均匀对壁面附近岩石温度分布有很大影响,随着向围岩内部的深入,围岩温度趋于均匀分布.     

掘进工作面冲击射流换热特性

针对高温矿井掘进工作面的通风和换热特点,运用量纲分析法,得出掘进工作面射流冲击换热系数的关联式,结果表明,射流冲击换热无量纲Nu与Re、巷道特征直径D、风筒直径d和风筒出口距工作面断面的距离H有关。采用ANSYS软件对特定巷道的不同风流雷诺数Re、风筒直径d和风筒出口距工作面断面的距离H的216种组合方式下的换热情况进行了模拟。模拟结果回归分析表明：当D/d为5.60时,Nu与Re,H/d之间的关系式符合Lorentzian模型;当D/d为4.20和3.36时,Nu与Re,H/d之间的关系式符合抛物面模型,相关系数R2 分别为0.882 2,0.699 0和0.875 4。     

钻屑指标法在突出掘进工作面的应用

煤与瓦斯突出已经成为严重的矿山灾害之一,目前其常用的预测方法是钻屑指标法,而在预测过程中钻屑量和瓦斯解吸指标的测定准确度是最关键的,合理地选取一个敏感指标临界值,对防突工作很有效果。     

浅析突出煤层掘进工作面过断层

介绍了潘一矿井突出煤层掘进工作面做好已知断层的预测预报以及对未知断层的防范工作,分析了利用前探孔、瓦斯抽放孔、三维地震等煤矿工程技术提高断层构造预测预报的准确性,为确保安全施工提供技术保证。     

超长掘进工作面风量预测关键技术

基于流体动力学和非线性渗流理论,在分析计算漏风在风筒布中的临界渗透率、临界渗流速度和风筒布平均孔隙直径等参数的基础上,建立了风筒漏风流态判定模型,以典型矿井条件下风筒最大风压、百米漏风率等参数为基础,得到矿井条件下风筒漏风的线性渗流分布规律。建立了风筒漏风数学模型,以实际风筒入口风量、入口静压和风筒出口风量为边界条件,对长距离掘进工作面风筒漏风分布和风压分布进行了模拟计算,获得单位长度风筒风阻和单位长度风筒层流漏风风阻的反演计算理论,数值模拟与实测结果相符。     

掘进工作面粉尘综合治理技术与实践

针对保德煤矿掘进过程中产生高浓度粉尘的难题,采用大直径钻孔煤层注水和掘锚机喷雾块改造、高压外喷雾降尘技术、湿式钻进技术等相结合的降尘技术,同时结合可伸缩式全断面捕尘喷雾装置和高效清除二次扬尘技术工艺,建立一套掘进工作面综合降尘技术及工艺,实现掘进工作面低尘化生产。应用结果表明,保德煤矿81310胶带运输巷、81311回风巷及联络巷掘进工作面注水后煤层含水率平均增加了3.82%,总粉尘平均降尘率达98.72%,呼吸性粉尘平均降尘率达97.36%,有效改善了工作面的粉尘污染状况,为矿井安全高效生产提供了有利条件。     

高瓦斯矿井掘进工作面瓦斯综合治理

随着矿井向深部延伸,瓦斯涌出量也越来越大,综合放顶煤新的采煤方式的出现,给长距离掘进瓦斯治理带来了压力。铜川矿务局陈家山矿结合自身的具体开采技术条件,提出了通风与巷道抽放相结合的瓦斯治理方法,保证了掘进工作的顺利开展。     

孤岛掘进工作面快速解危技术研究

为解决唐口煤业公司1303孤岛工作面应力集中快速解危问题,通过对工作面煤粉量监测、煤体应力变化和大直径钻孔施工等数据综合分析,得出快速解危工程与大直径钻孔卸压参数之间的关系,对孤岛工作面快速掘进具有指导意义。     

掘进工作面探放水实例及效果分析

南屯煤矿93_下12运顺和泄水巷掘进受93_上12和93_上10采空区积水威胁,坚持"预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采"的原则,进行了老空水探放,取得了显著的防治水效果,确保了矿井安全未受水害威胁。     

掘进工作面应力松弛区宽度的计算方法研究

分析了掘进工作面前方煤体的受力特点,理论研究了掘进工作面应力分布特征,得出了掘进工作面前方应力松弛区宽度的计算公式,通过实例计算结果表明,掘进工作面前方应力松弛区的宽度与巷道高度、巷道埋深、煤层与顶底板的摩擦系数及煤岩材料的内摩擦角有直接关系,加大巷道高度、减小煤层与顶底板岩层的摩擦系数可有效增大应力松弛区的宽度.     

掘进工作面双风机双电源自动转换装置

介绍了双风机、双电源自动转换装置的工作原理。     

浅谈加强掘进巷道材料管理的方法与措施

围绕煤企材料节约应遵循的原则结合王村煤矿的实际情况,就掘进巷道材料指标的下达与实施、材料管理中存在的问题以及实现材料节约的途径和措施等进行分析,旨在探索如何降低材料消耗,做好材料节约及其管理工作,通过深挖内潜、加强内部管理,以期提高企业经济效益。     

压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究

针对压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,把工作面粉尘分布划分为3个区：射流区、回流区及涡流区来进行研究,建立了3个区粉尘浓度计算模型,得出了压入式通风掘进工作面3区粉尘分布不均匀的规律：即回流区、涡流区粉尘浓度较高,分布较均匀;射流区粉尘浓度相对较低,且粉尘浓度沿射程不断变化,离风筒出风口越远,射流断面粉尘平均浓度越高;射流卷吸比对进工作面粉尘分布不均匀性影响较大,射流卷吸比越大,整个工作面粉尘分布越均匀,这些结论为进一步研究掘进工作面通风过程中粉尘的分布,正确评价掘进工作面作业环境和掘进通风效率,提供了新的理论依据。     

独头巷道附壁射流通风流场数值模拟研究

基于流体动力学和射流理论,建立了独头巷道压入式受限附壁射流通风的紊流κ-ε数学模型,分析了计算边界条件,并结合实际应用Phoenics3．4计算流体动力学软件模拟了独头巷道射流通风三维流场,得出了独头巷道有限空间受限附壁射流通风典型截面的流场规律．模拟计算结果表明,独头巷道压入式通风流场可分为附壁射流区、冲击射流附壁区、回流区和涡流区．数值模拟与实验结果相符,为研究独头巷道风流传质过程、瓦斯运移规律及通风排污效率等提供了理论基础．     

掘进工作面附壁射流紊动特性的LDA实验

掘进工作面附壁射流具有置换和掺混双重作用,体现为流场的时均和紊动特性。射流的紊动在瓦斯粉尘的迁移扩散中起着关键性作用,如工作面粉尘的悬浮运动完全靠风流的紊动得以维持。由于紊动本身的复杂性以及实验设备的限制,以往对独头巷附壁射流的研究一般停留在时均量上,对紊动量的认识还不够深入。为此,采用三维激光多普勒测速仪,在独头巷射流通风实验模型内,对三维脉动风速进行了测量。根据紊流统计理论,分析得到了风流的各向紊动强度,并对紊动强度的分布规律和量级进行了研究。结果表明:受限条件下,由于回流存在,射流的紊动在射流区和回流区都很剧烈,3个方向的紊动强度具有量级相同和各向异性的特点。在射流剪切层内,紊动强度从射流轴线到射流边界呈先增后减趋势;在射流剪切层以外的回流区,紊动整体变化不明显,始终维持着与平均风速大小相当的强度。流场内较大的速度梯度导致流层之间剪切失稳是形成剧烈紊动的重要原因。由于紊动具有与平均风速相近的强度,在研究独头巷风流排污效率、瓦斯粉尘运移规律等问题时,无论理论分析还是数值计算,都应对运动方程中的速度脉动项给予充分重视。     

掘进工作面煤壁突然压出影响因素模拟研究

基于河北邯郸郭二庄矿建立了掘进工作面三维数值模型,利用3 DEC离散元模拟软件分析了煤层埋深、掘进速度及煤体力学强度对工作面煤体突然压出的影响,并采用正交试验法将各影响因素依据重要程度进行排序.研究结果表明:掘进工作面上固定点最大水平位移值与埋深变化基本呈正相关线性关系;煤壁压出位移方向均向巷道中轴线靠拢,且水平位移明...