旋转径向射流排放积聚瓦斯热成像实验分析

根据传热、传质和动量传递的相似理论分析，提出在紊流流场中当传热传质相似当量比满足一定要求并恒定为某一值时，可利用热成像仪测定紊流流场中的热量运移规律及温度场分布规律，模拟瓦斯浓度场中的瓦斯运移规律及其瓦斯浓度场分布的变化规律．根据热相似模拟实验，旋转射流风机不仅可以有效地驱散上隅角的积聚瓦斯，而且可以使瓦斯浓度分布更均匀．实验结果表明：旋转射流的旋转频率必须根据瓦斯涌出量和每个旋转周期排放瓦斯量确定；射流速度越大，驱散上隅角积聚瓦斯的效果越好；旋转径向射流对局部积聚瓦斯的运移是一个不断稀释、驱散并排向巷道主风流的过程．风机每旋转一圈完成一次对上隅角部分高浓度瓦斯的稀释和排出过程．如此周而复始，形成一种柔性排放瓦斯效应．当射流速度达3～5m／s时，可提高风流的扩散系数2～4倍，有效射程可达10m以上，有效地驱散了工作面上隅角的积聚瓦斯。     

脉动射流驱散上隅角积聚瓦斯的模拟实验研究

根据相似理论研制了实验装置 ,通过实验验证了脉动射流驱散上隅角积聚瓦斯的科学、有效性 ;进行了脉动射流不同旋转方向的实验 ,并考察了主风速、脉动射流风速和旋转频率等参数的影响 .实验表明 :当脉动射流旋转方向与主风流方向相同时驱散上隅角积聚瓦斯的效果较好 ,提高脉动射流风速和降低频率可显著地提高治理上隅角积聚瓦斯的效果 .     

脉动通风消除上隅角瓦斯积聚的理论分析

针对“U”型采煤工作面上隅角瓦斯积聚问题,建立了脉动通风作用下上隅角风流动力学极坐标方程及瓦斯传质方程,详细分析了脉动通风作用下上隅角瓦斯的传质运移过程,论述了瓦斯扩散传质机理,并通过现场试验验证了脉动通风解决上隅角瓦斯积聚是有效、可行的。     

环绕射流脉冲通风治理上隅角瓦斯积聚的研究

基于射流基础理论和相关研究成果,分析了环绕射流对其周围高浓度瓦斯的卷吸稀释作用及其横穿巷道主风流时的弯曲变形特征,阐明了环绕射流脉冲通风对回采工作面上隅角积聚瓦斯的柔性排放作用,讨论了风机旋转频率对环绕射流的影响。现场试验表明,环绕射流脉冲通风对治理上隅角瓦斯积聚的效果良好。     

单元法测定瓦斯分布及旋转射流驱散积聚瓦斯

详细论述了单元法测定工作面各种瓦斯涌出源的涌出比例以及瓦斯浓度分布的原理和方法,该方法简单易行,便于推广．根据单元法实测知：“U”型通风工作面绝大部分从采空区涌出的瓦斯集聚在上隅角附近,而且上隅角也是整个采空区的漏风汇,因此,上隅角极易形成瓦斯积聚．为了有效地治理工作面上隅角积聚的瓦斯,提出旋转径向射流驱散工作面上隅角积聚瓦斯的新方法,可使上隅角积聚区瓦斯浓度在20min内下降到《煤矿安全规程》规定的1％以下．     

低位抽放巷大孔径穿层钻孔治理采空区瓦斯技术研究与应用

利用低位抽放巷穿层钻孔抽放改变采空区瓦斯运移路线进行采空区瓦斯治理,减少其向回采工作面上隅角涌出,能够有效的降低回采工作面上隅角及回风流中瓦斯浓度,缓解回采工作面风排瓦斯压力,确保安全生产。     

采面上隅角瓦斯超限瓦斯稀释器治理技术研究

针对采煤工作面上隅角瓦斯积聚超限问题,基于WX-80型环缝引射式瓦斯稀释器,进行了采煤工作面上隅角瓦斯积聚治理试验.结合采煤工作面实际,通过研究上隅角瓦斯稀释器治理技术,优选了瓦斯稀释器应用方法,确定了合理安装位置和工作参数.现场试验结果表明,瓦斯稀释器治理技术取得了良好效果.实践证明,瓦斯稀释器防治瓦斯超限技术具有明显的安全、高效、轻便、环保、经济等特点,为煤矿井下治理局部瓦斯问题开辟了一条新途径.     

厚煤层分层开采工作面瓦斯流场分布规律研究

针对厚煤层分层开采工作面回采期间瓦斯涌出治理问题,采用数值模拟计算方法,通过建立采空区瓦斯流场分布的数学模型,对白芨沟矿井首分层0102102工作面回采期间瓦斯流场分布规律进行了研究。结果表明:走向方向上,从工作面往采空区深部,风流速度减小,瓦斯体积分数增大;倾斜方向上,工作面回风巷一侧瓦斯体积分数高于进风巷一侧瓦斯体积分数,工作面上隅角瓦斯容易积聚引起瓦斯超限;垂直方向上,从工作面底板往采空区顶板,瓦斯体积分数逐渐增大;在不采取其他措施前提下,首分层0102102工作面开采前期和后期工作面上隅角以及回风瓦斯均会超限。研究结果为该矿厚煤层分层开采工作面回采期间瓦斯综合治理提供了理论依据。     

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究

针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明:12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0. 5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0. 10%～0. 25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋(插)管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0. 7%降低至0. 3%左右。     

J型通风综放采空区流场与瓦斯运移数值模拟

针对综放开采新型J型通风系统，建立了J型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型．通过数值模拟，对比分析了J型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征．在不同采空区大小、排瓦斯专用巷抽排能力以及抽排风机安设位置等条件下，系统研究了J型通风采空区流场和瓦斯运移规律．结果表明，采用J型通风系统可消除采空区向上隅角的集中漏风，从而有效解决了U型通风上隅角瓦斯积聚问题．     

阻尼式脉动气流分选装置分选机理的基础研究

对于传统气流分选装置，物料的沉降末速是决定不同组分有效分选的主要因素．因颗粒的沉降末速与颗粒的密度、粒度和形状有关，故影响传统气流分选装置有效分选的因素较多．阻尼式脉动气流分选装置是一种新型的气流分选机．在传统的气流分选机中加入阻尼块，将在分选装置中形成气流的加速、减速区域，所产生的脉动气流可实现物料在分选装置内按密度有效分离．实验选用两种粒度相近、密度不同的示踪颗粒作为被分选组分，实验研究表明，与传统气流分选相比，阻尼式脉动气流分选可获得更高的分选效率和更宽范围的操作条件。     

桃园矿高位钻孔瓦斯抽放参数优化研究

应用RFPA2D软件模拟并确定了桃园煤矿裂隙带的高度,为优化采空区顶板抽放参数提供了依据,并利用优化设计的高位钻孔进行瓦斯抽放,回风巷和上隅角的瓦斯浓度均得到控制,消除了瓦斯超限现象,保证了工作面的安全回采。     

管道内喷液轨迹线的计算方法研究

为提高管道内防腐涂料的离心喷涂质量,首先建立了旋转空气流场环境下的空气流场速度沿径向的分布关系式,然后引用旋转坐标系解决了在旋转空气场阻力条件下飞行喷液运动轨迹参数的计算问题。最后,通过实验验证了理论分析结果的正确性,为管道内防腐涂料的离心喷涂工艺参数的选取提供了理论依据。     

瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟

煤矿瓦斯事故频发,危害严重,用计算机模拟矿井掘进巷道中的瓦斯分布与积聚是优化通风方案的重要手段.本文根据流体动力学理论,对局部通风掘进巷道中的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,分析了在风量和瓦斯涌出量变化的情况下瓦斯体积分数的分布规律.结果表明,当风量和瓦斯涌出量成比例变化时,低体积分数区域的瓦斯大致按比例变化,高体积分数区域的瓦斯体积分数并不是成比例变化.     

设置顶板道解决综放工作面瓦斯超限问题的局限性

针对通过设置顶板道来解决综放工作面瓦斯超限技术的广泛应用问题 ,分别较深入地探讨了顶板道和回风巷风量变化与其排放瓦斯量之间的关系。研究表明 ,一般情况下设置顶板道可以较好地解决综放工作面的瓦斯超限问题 ,但瓦斯严重超限时 ,顶板道的排放瓦斯能力难以满足需要 ,在满足回风巷风速及瓦斯浓度均不超限的条件下 ,可通过增大其风量来提高综放工作面总的排放瓦斯能力 .