井巷围岩与风流热湿交换影响因素分析

基于不稳定换热系数,建立了经过一段巷道后风流的温升公式,并运用计算软件Mathematica分析了各种参数对于井巷围岩与风流间的热交换结果的影响。从分析结果来看,岩石的热导率和巷道断面周长对风流的温升有一定影响,壁面粗糙度系数影响不明显,风流质量流量的影响很明显,而巷道水分蒸发的影响最强烈。相关计算参数获取的多寡和精度决定了计算的精确度。     

风流温度周期性变化的围岩传热数学模型研究

针对深井围岩传热问题,建立了风流温度周期性变化的围岩传热模型。通过对巷道进行特性优化,构建了巷道围岩传热的物理模型,基于物理模型建立了径向一维非稳态传热模型,在此基础上对风流温度的周期性变化与围岩散热的数学关系进行了研究。通过求解得出受风流温度周期性变化的巷道壁面温度以及围岩散热量的表达式,为深井降温提供了技术支撑。     

围岩对矿井入风流温度的影响分析

基于传热学理论,结合湿壁特点,建立了矿井入风流与巷道岩壁间热湿交换数学模型,分析了巷道几何尺寸、岩层热物理性质及入风流初始温度对入风流温度的影响。分析结果表明,岩层热物理性质对井下风流影响最大,风流温度随着垂直深度的下延呈线性增加;巷道几何尺寸对井下入风流影响较小,巷道水力半径越大,在同一深度的平巷内入风流温度变化越大;入风流初始温度对井下空气流的影响随着深度的增加逐渐减小,到达增温层深处空气流温度主要受岩层放热的影响。     

倾斜井巷围岩与空气间的热交换研究

随着矿井开采深度的增加,地温不断增加,井巷围岩与空气热交换所占的比重也越来越大,研究一般情况下围岩与空气间的热交换规律对井下热源分析和风温预测都有着重要的意义。根据调热圈理论,在不考虑湿交换和其它井下热源的前提下,导出了倾斜井巷围岩与空气热交换的数学模型并得到了解析解,并用金洲矿业集团金青顶矿区的实测数据对模型进行了分析验证。     

井巷除湿降温风流温度分布模型计算研究

为有效控制井下热害问题,考虑井巷中水分蒸发吸热对风流温度分布的影响,研究风流除湿降温效果。采用最小二乘法拟合水分蒸发量随岩壁温度变化的函数,作为求解风流含湿量的基础方程,建立井巷除湿降温的有限差分法数值模拟模型,应用Matlab软件编写了仿真程序进行计算,给出计算的稳定性和收敛性条件。计算结果表明,水分蒸发量是影响风流温度分布的重要因素,受水分蒸发的影响,围岩传递给空气的热量并不一定会使风流温度上升;当采取除湿降温的复合制冷方法后,风流降温迅速,且在相当长的一段巷道中保持持续降温的效果。     

低温岩层预冷入风流技术研究与应用

随着矿井开采深度的增中,井下的热害日趋严重,尤其对于深井条件下,降温工作就成了安全工作极为重要的内容。本文阐述了低温岩层预冷入风流技术的试验研究成果,在采用通风降温技术的过程中,结合该项成果的应用,明显地改善了深井通风的降温效果,降低了通风降温工作的成本,取得了较好的技术经济效果。     

巷壁与风流间对流换热系数计算及敏感性分析

为准确计算矿井巷道风流与巷壁间的对流换热系数,根据巷道风流与巷壁间的热湿交换原理,考虑巷壁潮湿、巷道风流为湿空气及巷壁粗糙特征等矿井实际生产情况,将对流换热系数表示为风温、风速、潮湿率、巷道尺寸、巷壁温度、热物性参数及摩擦阻力系数等可测参数的函数;基于对流换热系数的表达式,利用敏感性分析法,主要讨论了对流换热系数对巷道风速、巷道半径及巷道摩擦阻力系数等3个因素的敏感程度。结果表明:3个因素的影响敏感程度具有较明显差异,其中巷道风速是影响对流换热系数的最敏感因素,对流换热系数对巷道摩擦阻力系数敏感性次之,对巷道半径敏感度最低,且当巷道半径在一定范围内变化时对流换热系数对巷道半径的敏感度较低,此时可忽略其对换热系数的影响。     

多因素耦合作用环境矿井围岩与风流湿热交换模拟

为了研究矿山井下湿热变化规律,基于传热学和地质学的基本理论,分析了井巷壁面湿热关系,并建立了矿山井下渗流水温度场、岩体温度场的耦合方程;通过经典传热学理论,推导出显热交换和潜热交换表达式;应用Fluent软件对井巷岩壁与风流湿热交换进行分析模拟,得出两者湿热交换规律,可为制定井下湿热环境治理措施提供参考依据。     

高温矿井巷道风流温湿度预测模拟研究

为较准确地预测高温矿井风流温度及湿度,对巷道风流温湿度的分布进行数值计算,并建立了适用于矿井通风网络的温湿环境预测数学模型;以回采巷道、准备巷道、开拓巷道为研究对象,对其风流温湿度进行了计算,并与矿井实测数据进行对比验证。结果表明,现场实测值与预测值之间的误差均低于0.5 ℃,相对湿度误差均在1%以内,模型计算具有较高的可靠性,为高温矿井巷道风流温湿度的预测提供了简单便捷的方法,可及时采取相应措施应对井下的高温高湿环境。     

矿用空气幕隔断风流理论模型及其应用研究

利用流体力学、有效压力理论、通风理论以及能量守恒定律等,对矿用单机、多级串并联空气幕隔断风流理论模型进行了研究,并按照多级并联空气幕隔断风流替代风门这一理论模型,选择了车辆和行人频繁且风门难以发挥作用的地段进行了实际应用研究,并取得了成功。     

岩体可爆性分级数学模型及其应用

在露天矿中深孔爆破生产实践中,对岩体可爆性的判断是选择爆破技术参数的重要依据,这种判断的准确性,最终决定着实际爆破效果与预期效果之间的一致性。分析并确定影响岩体可爆性的各种因素,同时建立一种对岩体可爆性进行定量描述的有效方法,在此基础上建立岩体可爆性分级数学模型,并在本钢歪头山铁矿得到了应用。     

裂隙岩体的固气耦合模型及其在岩盐储气库中的应用

在含裂隙的岩盐中建造地下天然气储库工程必须研究裂隙岩体的气体渗流规律,以确保地下储气库工程安全运行,防止天然气渗漏。提出了岩体和裂隙的变形场与天然气渗流场的耦合模型,并建立了有限元分析的数值解法,在建设地下天然气储库确定气库的运行气压时可提供一些依据,对评价天然气储库的稳定性有参考意义。     

岩石损伤统计本构模型及其参数确定的研究

利用连续损伤理论和统计强度理论,建立了完整模拟岩石破裂全过程的损伤统计本构模型。在所建立的损伤统计本构模型的基本方程中,引入岩石应力应变全过程曲线特征参量,并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件,解决了传统方法求解本构方程中参数的难点,同时提高了精度。基于取自某边坡工程的砂岩所进行的三轴压缩试验实测结果,对所建立的岩石损伤统计本构模型进行了验证,验证了所建的模型是合理的。     

矿井顶板失稳及来压预警的数学模型及应用

基于矿压控制理论,分析了采场顶板和巷道围岩的矿压显现影响因素的数量变化特征以及与各种状态的关系,采用模糊数学理论,构建了采场顶板和巷道围岩的多因素灾害综合预警模型,研制出矿井顶板状态的智能监测及预警软件,并应用于KJ232矿井顶板状态与灾害预警系统,实现矿井采场顶板与巷道围岩监测系统的智能预警功能.本系统增加了顶板岩层结构、采场风流压强和巷道围岩破裂的声发射监测,并与平巷监测融为一体,综合判断工作面周围顶板围岩总体所处的安全和灾害状态.现场应用证明,该系统监测预警反应迅速,可敏锐地扑捉到顶板灾害的临界预兆信息,灾变预警趋势符合顶板断裂运动的来压显现和巷道围岩失稳破坏实际.     

冬瓜山矿床深井开拓岩爆预测与防治措施

结合冬瓜山矿床深部开拓工程的实际对深井开拓面临的岩爆倾向及存在的危害及爆光机理进行分析和论证。提出了观测和防治岩瀑的技术措施。     

矿山岩体破坏失稳预警云平台的搭建与应用

为实现矿山多源地质力学信息集成及矿山工程地质灾害预警,基于Java的轻量级框架Spring Boot及地理信息系统软件SuperMap搭建了一种包含矿山地质力学观测、监测数据可视化查询、岩体破坏失稳预警及预测3个模块的矿山岩体破坏失稳预警云平台,并将其应用于大孤山铁矿。研究表明:①以倾斜摄影测量数据、地质钻孔数据为基础建立了矿山三维模型,基于该模型开发了距离测量、面积测量、坡度测量、岩体结构面识别统计等功能,并结合Hoek-Brown准则建立了矿山岩体力学参数数据库,实现了岩体力学参数空间分布的三维可视化;②针对矿山环境复杂、监测设备及监测数据类型多样的特点,建立了高效、稳定的矿山多源监测数据实时远程传输与存储方法,实现了矿山多源监测信息在统一平台下的可视化查询;③基于矿山监测数据,分别应用模糊综合评价方法及时间序列模型对岩体破坏失稳的风险等级及监测数据未来的发展趋势进行了评级和预测,实现了岩体稳定性评价,为矿山灾害防控提供了决策依据。     

地下工程围岩稳定性评价的物元模型及其应用

应用可拓学的理论，建立了地下工程围央稳定性评价的物元模型，通过计算物元关联度给出定量的评价结果，结合一实例说明了该模型的应用，得么了令人满意的结果。