弯曲溢洪道挑流消能方式选择及效果分析

不同的挑流消能方式下弯曲溢洪道对水流的消能效果不同,研究并对比了差动式尾坎挑流和连续式尾坎挑流2种方式下,弯曲溢洪道水流消能的效果.采用的水气界面追踪方法为VOF方法,紊流模型为RNG k-ε模型,流速模拟软件为Flow-3D,该模型下仿真结果具有高度的可重复性.仿真结果表明,差动式尾坎挑流方式下,挑流水舌挑距为86 ...     

动力扰动诱发顶板断裂的数值模拟分析

顶板突然断裂时易诱发冲击矿压灾害,造成重大伤亡事故.为了研究顶板突发断裂的诱导因素,采用FLAC3D软件的动力学模块分析了动力扰动对顶板稳定性和断裂规律的影响,以及不同扰动强度下顶板破坏规律.结果表明,动力扰动造成顶板剪切破坏,在煤壁上方形成剪切带,从而易导致顶板突发剪切断裂破坏,增大了发生顶板灾害的可能性.且随着扰动峰值增加,扰动破坏影响强度和影响范围都显著增大.结论对制定合理的顶板灾害预防措施有着重要指导作用.     

剪切带引发冲击矿压的分析

通过对某煤矿高冲击危险工作面开采过程的三维数值模拟,揭示了近距离煤层下部煤层在煤柱的影响下,在有冲击危险的区域,变形局部化剪切带与高压应力共同作用于煤岩体上,在变化的剪应力作用下,脆性岩体容易发生剪切破坏,并在瞬间释放弹性能,形成冲击矿压。     

岩层倾角对钻井套管剪切变形的影响分析

针对钻井套管剪切破坏问题,基于煤层开采的上覆岩层移动规律,采用ANSYS数值模拟软件建立钻井套管剪切变形的有限元模型,模拟分析了不同的岩层倾角对钻井套管剪切变形区域应力分布的影响。研究结果显示:套管发生剪切变形后,剪切面由原始的圆形变为椭圆形,且椭圆长轴端点区为剪应力的应力集中区;岩层倾角增大会造成套管剪应力的应力集中区面积增大,且应力集中区最大剪应力也在逐渐增大。     

深部巷道围岩变形失稳的数值分析

采用Mohr-Coulomb塑性本构模型,Isotropic-Fluid-Flow本构模型,Fluid-MechanicalInteraction渗流计算模式,建立FLAC3D固流耦合的渗流计算模式的数值模型,采用"开挖-支护-再开挖"的模拟过程,模拟分析石嘴山一矿38区+600 m轨道巷的变形与破坏的机理,得出深部巷道变形破坏的关键部位,为深部巷道支护提供了新的理论依据。     

大采高工作面初次来压显现规律的数值模拟分析

针对三元王庄煤业大采高课题。对3#煤层及顶板进行了现场钻孔取芯和地质力学特性参数测试。运用FLAC3D进行了数值模拟分析,研究了大采高工作面顶板初次来压的应力分布规律,揭示了大采高工作面采动压力的显现特征。     

近水平煤层综放面导水裂缝带最大高度分析及其研究

在近水平煤层条件下,利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂缝带高度.通过现场实测验证表明,数值模拟所得的裂缝带高度与实测结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂缝带高度是可行的.     

基岩分层厚度对老顶初次来压步距影响的数值漠拟分析

根据陕北浅埋煤层存在的工作面老顶初次来压步距过大的现象,以大柳塔煤矿20601工作面为原型建立数值计算模型,分别模拟基岩分层厚度对老顶初次来压步距影响的数值模拟分析,基岩分层厚度分别为15、25、35、45m的四种情况,结果表明基岩分层厚度对工作面老顶的初次破断步距影响成线性增加.     

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.     

基于黏度时变性的裂隙动水注浆扩散规律分析

为探究动水环境下黏度时变性浆液扩散规律,以NF水泥基浆液为研究对象,开展浆液黏度时变性试验,确定了黏度时变函数;基于水平集方法,通过在数值模型中自定义黏度时变性函数,实现了考虑浆液黏度时变性的动水注浆数值模拟,得到了考虑和未考虑黏度时变性的浆液扩散形态和扩散距离。结果表明：水灰比为0.6～1.0的NF水泥基浆液属于宾汉流体,其黏度随着时间的推移呈指数增长;浆液扩散过程中,流场中浆液黏度变化表现出稳定区和下降区2个阶段;其扩散形态由初始阶段圆形变化为椭圆形至最后稳定为U型;浆液扩散距离与时间呈正相关,并随水灰比的减小而减小;未考虑浆液黏度时变性所得扩散距离始终大于考虑浆液时变性所得扩散距离,且随着注浆时间的增加,浆液黏度时变特性对扩散距离的影响越显著。     

向心透平叶型设计与内部流动研究

利用基于一元流动的设计方法得到的结构参数,采用非可展直纹抛物面成型法设计了一种小型向心透平膨胀机叶型,并利用NUMECA软件对叶轮流道流场进行了数值模拟。按照子午面形状展开后接近直线的要求,从几何角度出发提出一种比经验设计更简便的子午流道型线成型方法,并借助数值模拟分析其内部流动,证明了此设计效率更高。     

数值模拟锚杆参数对支护结构水平位移的影响

利用FLAC3D商业软件数值模拟了锚杆参数对支护结构水平位移的影响。模拟结果表明:锚杆长度控制在1.5-2.0倍开挖深度之间为宜;锚杆倾角在15°~30°之间对最大水平位移的影响不大;加单根锚杆时,锚杆设置深度越小越好,在距支护结构顶部1m左右比较适宜。     

基于Flac数值模拟的地面垂直钻井剪切破坏研究

以乌兰矿地面垂直钻井为研究对象,利用地面沉降理论,建立了地面垂直钻井井身位移与变形的数学模型,得到了钻井水平位移与水平变形的函数,分析了钻井水平剪切破坏的特征;并基于数值模拟软件Flac,实现了地面垂直钻井水平应力场的模拟。     

煤层气羽状水平井数值模拟技术在大宁煤层气试验区的应用

定向羽状水平井技术是近几年兴起的一项煤层气地面抽采技术。大宁矿区作为我国煤层气羽状水平井开采的一个试验区块打了第一口DNP02羽状水平井。本文首先对定向羽状水平井的数值模拟技术进行简单的介绍，然后结合该地区的实际地质情况对试验井DNP02进行了产能预测，为以后煤层气开发方案设计和经济评价提供参考。     

特大型水平矿柱稳定性数值模拟

金川二矿区采用多中段大面积连续回采工艺,水平矿柱开采稳定性是关系到二矿区乃至整个金川集团公司能否持续稳步发展的关键技术问题。采用FLAC三维有限元数值分析方法对此进行了研究,研究表明,在多中段回采过程中,水平矿柱的开采是个平稳回采过程,今后水平矿柱回采不会出现应力过大集中,也不可能出现水平矿柱灾变失稳。     

羽状分支水平井结构优化

文章按照产能最大的原则,结合数值模拟及基础地质分析获得了羽状水平井最优结构,主支长度1200~1500m,分支长度200~800m,其长度由近端向远端依次递减,主分支间夹角45°,分支间距250~300m,8~101个分支数。     

剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥破裂实验与数值分析

在RYL-600伺服控制剪切加载系统下对类岩石断续裂纹进行剪切实验,研究剪切作用下类岩石断续裂纹力学特性与破坏规律.实验表明:类岩石断续裂纹试样破坏过程可分为4个阶段,分别为岩桥破裂前期,裂纹扩展期,裂纹滑移期与岩桥破坏期.剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥呈齿形破断面,靠近加载端节理首先贯通,远离加载端的节理滞后贯通.采用FLAC³⁰对剪切作用下断续裂纹的岩桥破裂过程进行数值模拟试验,模拟结果表明:试样破坏首先发生在裂纹的内外端,然后内端裂纹贯通岩桥,在破坏发展到一定阶段后,试样发生沿裂纹的滑移破坏。     

Wemco浮选机叶轮叶片倾角的数值模拟

针对Wemco自吸式浮选机,采用CFD方法对叶片倾角β分别为前倾(-22.5°、-37.5°)、径向(0°)和后倾(22.5°、37.5°)浮选机的流场进行数值模拟,探讨了叶片倾角对浮选机内流场特征、湍动能和压力分布的影响,分析了不同转速下叶片倾角对Wemco浮选机循环量和功耗的影响。结果表明,叶片倾角对浮选机内流场结构影响较小,但对叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差等影响较大。叶片倾角为0°时,流体在叶轮旋转区域的轴向速度、湍动能和压差最大;叶轮循环量和功耗均随着转速的增加而增加,径向叶片比前倾和后倾叶片的循环量和功耗更大。     

长榆河煤矿回采巷道支护设计研究

为了保障长榆河煤矿15102工作面的安全高效开采,采用数值模拟的方法分析了巷道围岩应力及塑性区分布规律,并提出了相应合理的支护方案,确保了15102工作面平巷的稳定性,为长榆河煤矿的生产积累了丰富的经验,也为其它地区类似条件下的巷道支护提供了工程示范。     

入口弯管对矿用轴流通风机气动性能影响的数值研究

以某大型矿用低压轴流式通风机为研究对象,采用气体动力学性能试验和数值模拟的方法研究了不同入口弯管对风机性能的影响,重点分析了入口弯管引起的叶轮内部流动特征和损失分布的变化规律。研究结果表明,风机入口采用弯管连接缩短了进口管道的轴向长度,节省了地下空间,但同时来流的均匀性受到影响。弯管内气流速度梯度较大,管道内侧易发生流动分离,产生回流区,增大了流体流动时的能量损失,风机的整体性能下降。弯管与叶轮入口之间的连接长度会影响内部流场,当附加直管段较长时,来流均匀性得到提高,风机性能有所改善。