CO涌出预测数学模型的应用

对于实验室煤样低温氧化实验条件和现场工作面采空区实际既定通风与工作面几何参数条件,可以利用相似准则,建立基于实验条件下采空区CO涌出预测的计算数学模型,并把模型应用到现场工作面。采空区遗煤自燃与采空区漏风量有关,通过FLUENT软件对北皂矿4402工作面采空区漏风流场进行数值模拟,解算出造成采空区遗煤自燃的那部分漏风量,为应用模型较准确的推出现场采空区CO涌出预测的指标范围提供了条件。     

采空区自燃三带时空演化特征与防治技术研究

针对红会一矿1715综放工作面采空区外因火灾隐患,从时空演化的角度分析了工作面具体冒落情况,优化了工作面采空区孔隙率、渗透率动态分布模型,结合COMSOL数值模拟软件计算了该工作面推进不同阶段采空区三带范围及漏风情况,提出了适宜该工作面的时空联合火灾治理措施。结果表明：总配风量一定情况下,“两进一回”W型通风方式“三带”范围比U型通风方式更小,后者漏风情况更为严峻,自燃发火隐患更大;而采用“两进一回”W型通风方式后,随总配风量增加,自燃三带范围增加且向采空区深部延展,最终确定进风巷风量为300m³/min、辅助通风巷风量为400m³/min的配风方案为该工作面火灾治理期间最佳通风方案,自燃区域最窄;依据时空联合防治技术方案,于1715工作面进行了现场验证,1715工作面外因火灾隐患得到了有效解决,对国内类似火情治理具有重要借鉴意义。     

切顶留巷综采面采空区高温区域治理技术研究

针对切顶留巷Y型通风工作面采空区漏风量大、煤层易自燃的特点,以发耳煤矿50105工作面采空区高温区域的治理为工程背景,分析了高温区域位置的确定、压注液态二氧化碳、长钻孔压注高分子材料等综合防灭火技术的应用效果,形成了集压注惰性气体控制火势、加快工作面推进速度、精准压注高分子材料降低高温区域温度等为一体的综合治理方案,消除了高温隐患,保证了工作面的安全回采,可为类似工作面的防灭火工作提供经验参考。     

动态推进工作面采空区自燃规律的数值模拟

基于非均质多孔介质中的连续性方程、多相气体渗流-扩散方程和综合传热方程,建立了工作面动态推进下的采空区遗煤自燃数值模型。结合实例条件,描绘了工作面开采推进过程中采空区内漏风流态、氧、CO、瓦斯和温度等分布状态及其动态过程。提出了工作面动态推进用各物理量分布后移的处理方法,使移动步距与时间动态过程相适应,实现了模拟计算在方法上的连续一体化。通过理论分析,发现采空区遗煤自燃与工作面推进速度呈指数关系,因而提高工作面推进速度能显著延长采空区内遗煤的自然发火期。     

采空区通地表漏风状态下的矿井诱导通风系统研究

承德铜矿采用有底柱分段崩落法开采,随着地下矿山开采进展及采空区增大,出现采空区通地表漏风现象,受采矿方法所限,漏风通道不能通过充填、封堵且与地表相通,对矿井通风系统的稳定性影响非常严重。通过分析该矿山采空区漏风特点,建立了采空区通地表三维物理模型,并基于Fluent软件对采空区通地表漏风风速流场规律进行了数值模拟。研究表明:采空区通地表漏风条件下,工作面及采空区流场的分布在各方向上具有明显的分区规律。漏风采空区通道距工作面越近,对工作面风流影响越大,采空区风流趋向一定的规律向回风巷道移动;当漏风速度较小时,在漏风通道和工作面的采空区风流大致呈“U”形流动,越靠近工作面风流越大。根据上述分析,提出利用通地表采空区回风,将漏风通道加入通风网络中,在风向最易改变点来诱导通地表采空区回风,形成诱导通风系统,重建通风系统动态模型。针对控制采空区漏风的通风网络进行了诱导通风研究,较好地解决了采空区漏风问题。上述研究反映出,将采空区作为通风回路的诱导通风网络并重新优化通风网络,是解决采空区漏风控制问题的有效手段。     

四台矿均压硐室的优化与研究

四台矿属于近距离容易自燃煤层开采,综采工作面采用均压通风系统。在进风顺槽中布置的本巷均压硐室,风机吸风口距离均压风门近,吸风风流经过带式输送机,往往会造成均压风门漏风严重,均压硐室周围温度较高、煤尘较大。据此四台矿优化均压硐室布置方式,采用独立均压硐室代替先前的本巷均压硐室。对优化前后的数据进行研究分析,得出独立均压硐室的应用在减少风门漏风量,降低温度,抑制煤尘方面均有很大改善,实践证明了采用独立均压硐室的可行性及优点。     

均压通风技术治理浅埋深、大漏风火区

针对龙华煤矿浅埋深煤层工作面存在上覆房柱式采空区和废弃巷道形成的大漏风火区和火灾气体威胁等难题,设计并实施了均压防灭火技术措施,通过采用调节风窗和局部通风机联合均压的方式,均衡了大漏风火区内主要漏风通道两端的风压,使得整个大漏风火区基本处于均压状态,改变了通风系统内的压力分布,抑制了火灾气体涌入本煤层工作面,从而有效遏制了上覆煤层老窑及地表露天矿剥离引起的大规模明火燃烧对本煤层工作面回采的影响。     

基于井筒低温淋水的矿井降温技术研究

分析了中平能化五矿热害的热源情况,利用五矿风井中低温淋水设计了降温系统,即制冷机组制取低温冷冻水,通过输冷管道向采煤工作面运输巷输送,由安装在运输巷中的空冷器对风流进行冷却,回水重新回入制冷机组进行制冷循环,制冷产生的冷凝热利用北山井筒低温淋水排放,有效解决了井下冷凝热排放困难的技术难题。为避免长采煤工作面降温"下冷上热"现象,采用低温淋水喷淋降温后,现场测试表明,喷淋未开时采煤工作面上出口降温幅度为2.8℃,喷淋开时采煤工作面上出口降温幅度为4.8℃,采煤工作面温度平均降低4℃,空气中含湿量下降6 g/kg左右,保障了热害矿井的安全生产。     

综采面粉尘运移规律与通风降尘方式研究

研究综采面巷道通风除尘方式,利用ANSYS软件仿真模拟,采用压入式,粉尘较大,对于煤矿的安全生产存在较大隐患。通过仿真分析和实地试验测量,验证了针对综采面除尘优化策略的适用性,对比得出长压短抽式通风方式的出风口距离工作面5m时,能够快速除尘,巷道中粉尘浓度可降低到6mg/m³以下。     

浅埋深近距离煤层综采工作面自燃“三带”研究

通过对采空区现场监测、取样分析，得出进、回风侧氧浓度分布、温度等参数，依据自燃“三带”划分方法对浅埋深近距离煤层工作面采空区自燃“三带”进行了划分，确定了安全推进速度。同时基于COMSOL软件对采空区氧浓度与漏风分布进行了“三带”数值模拟，验证其可靠性。结果显示：由于“两道”漏风的存在，浅埋深工作面采空区进、回风侧自燃氧化升温带较宽。同时，通过对采空区自燃“三带”分布规律进行研究，分析了采空区氧浓度分布规律，掌握了浅埋深近距离煤层工作面采空区“三带”分布特征，对矿井防灭火工作具有重要的指导意义。     

采煤工作面风控降温技术试验

基于高温深井矿井热害面临的现状,阐述了淮南矿区面临的热害状况并分析了淮南井田地温异常的主要原因,针对常用的深井高温工作面降温技术,在淮南顾桥煤矿B11煤层同一采区相邻工作面进行了U型通风和Y型通风降温试验研究,结果表明与工作面采用U型通风方式相比,Y型通风方式工作面两巷风流温度低平均约3.5℃,风控降温效果明显.最后指...     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

架后充填沿空留巷工作面自然发火综合防治技术

小青矿E1404综采工作面为架后充填沿空留巷工作面,存在工作面推进速度较慢、沿空留巷墙漏风等与正常综采工作面不同的自然发火隐患。为防止采空区遗煤自然发火或E1403老采空区漏风自然发火,采取了合理配风、留巷墙喷浆漏、采空区喷洒阻化剂、充填河砂、采空区注氮等一系列综合防火措施,杜绝了自然发火事故发生,确保了小青矿E1404工作面安全顺利回采。     

基于Scott-hensley算法的矿井反风模拟研究

矿井反风是矿井灾害救援工作的一项重要措施。为了选出矿井最佳反风方式,需要将不同特点的矿井进行类型划分,分类分析。运用MATLAB软件创建了矿井仿真模型,并将Scott-hensley算法编写为MATLAB程序,通过编写的模拟程序和算法,对各种反风方式进行模拟和风网解算。对矿井通风系统特点分析得出三种类型：单风井工作的矿井、有共用进风段多风井工作的矿井、无共用进风段工作的矿井。编写的程序对薛湖煤矿反风模拟结果表明：当进行全矿反风时应采用中央风井、东风井同时反风的方式,且该反风方式各风井和巷道的反风率均大于40%。通过理论分析与实例模拟验证得出：单风井矿井可直接反风实现全矿反风;有共用进风段多风井工作的矿井,应首选两风井同时反风的反风方式实现全矿反风;无共用进风段多风井工作的矿井,既可以两风井同时反风实现全矿反风,也可以建立适当的临时设施,风井单独反风。     

矿井通风中遗弃资源的合理利用

依据长期从事矿井通风的科研实践,论述和总结了利用金属矿山井下遗弃的自然资源和人工资源的经验。所谓的遗弃资源包括废弃的人工资源和没有加以利用的自然资源。所谓废弃的人工资源即指人工开凿利用后被废弃的旧井巷、采空区等工程;所谓自然资源即指矿井通风中固有的自然风压、地温效应等资源。主要阐述了如何利用自然风压辅助主扇通风;如何利用遗弃的废旧井巷和空区通风降阻;如何利用地温预热和预冷矿井入风流,实现冬季入风井防冻和夏季井下作业面降温等经验。这些经验对矿井通风中充分合理地利用现有资源节能降耗具有重要意义。     

综放工作面采空区“三带”分布规律分析

通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测,取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数,分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。依据"三带"划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分,确定了6202综放工作面采空区"三带"范围,并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。     

上湾煤矿22104工作面低氧原因及治理研究

针对上湾煤矿22104工作面回风隅角低氧问题,对低氧气体来源及涌出原因进行研究,分析地表大气压、温度变化对采空区气体涌出影响规律。结果表明22104工作面低氧原因是由于处于CO2～N2带煤层氮气含量较高,以及遗煤氧化消耗氧气导致采空区存在大量氮气,在采动影响下地表裂隙容易与采空区形成漏风通道,使得采空区内低氧气体向工作面回风侧运移,从而导致回风隅角的气体浓度异常。在对低氧涌出原因分析的基础上,采用均压通风技术平衡工作面与采空区之间的压差,以减少采空区向工作面的漏风和低氧气体的涌出,保持工作面氧气浓度处于正常水平,为工作面回风隅角低氧治理提供技术指导,实现矿井安全高效生产。     

基于Fluent的掘进工作面通风热环境数值模拟

基于计算流体动力学和矿井通风理论,建立掘进工作面通风的k-ε紊流模型,导出描述掘进工作面风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过分析掘进巷道模型的边界条件,利用Fluent软件模拟压入式通风的风流与巷道围岩和机械设备散热的热湿交换过程,采用TECPLOT软件进行后处理,显示不同供风量下的速度矢量图和风流温度变化。模拟结果表明,增大供风量可以降低巷道温度,但供风量过大,降温效果越来越不明显,仅依靠通风方式无法改变高温现状。     

突出煤层跨胶带风门防逆风装置的设计与应用

为保证煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工作面煤流运输高效、快捷及通风系统稳定、可靠,需采用胶带输送机出煤。但由于与巷道连接的主要胶带巷为进风巷,所以在巷道回风口与主要胶带巷之间构筑1组控风设施,按照现场胶带输送机安装现状来看,胶带机头位置逐渐变高,无法实现通风设施的构筑以及漏风量的控制。现设计胶带输送机尾部采用卸载架延伸的方式穿越墙体,然后设计通过墙体的卸载架控风措施,有效解决了胶带机头无法构筑设施及设施漏风大的难题,实现了煤流的正常运输,通风系统稳定、可靠,保证了矿井的安全、高效生产。     

Numerical simulation study of gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation

Aiming at the issue that mass of gas emission from mining gob and the gas exceeded in working face, gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation was studied. In consideration of the influence of natural wind pressure to analyze the stope face differential pressure, gob air leakage field distribution and gas migration regularity theoretically. Established a two-dimensional physical model with one source and one doab, and applied computational fluid dynamics analysis software Fluent to do numerical simulation, analyzed and contrasted to the areas of gob air leakage on size and gas emission from gob to working face on strength when using the downlink ventilation and uplink ventilation. When applied downward ventilation in stope face, the air leakage field of gob nearly working face, and the air leakage intensity were smaller than uplink, this can effectively reduce the gas emission from gob to working face; when used downlink ventilation, the air leakage airflow carry the lower amount of gas to doab than uplink ventilation, and more easily to mix the gas, reduced the possibility of gas accumulation in upper corner and the stratified flows, it can provide protection to mine with safe and effective production.