变温下多元可燃气体对甲烷爆炸特性的影响数值模拟

为有效地预防及控制矿井下煤自燃过程中产生的常见可燃气体对甲烷爆炸所造成的后果,利用FLACS软件模拟研究了5种初始温度(25、60、100、140、180℃)下C2H4、C2H6、H2和CO这4种气体按不同比例混合后对甲烷最大爆炸压力和最大爆炸温度的影响。研究表明:在定容常压下,随初始温度的增加,与任意多元气体混合后的甲烷,其最大爆炸温度呈上升趋势,最大爆炸压力则呈下降的趋势。随4种可燃气体的混合体积分数从0.4%增加到2.0%,甲烷最大爆炸温度和最大爆炸压力上升且初始温度较低时升幅更大。     

点火能量对瓦斯爆炸传播压力的影响实验研究

为了研究点火能量对瓦斯爆炸传播压力的影响,在封闭的全管道瓦斯-空气混合气体中,进行不同点火能量条件下瓦斯爆炸传播实验,并对瓦斯爆炸压力峰值和呈现时间进行了分析研究:瓦斯爆炸压力峰值在爆源点附近先降低,传播一段距离后出现拐点,压力开始上升且在出口附近达到最大值;点火能量越高,爆炸压力峰值越大;在点火能量一定时,瓦斯爆炸压力峰值与管道长径比呈二次函数关系Y=AX2+BX+C;在管道长径比一定时,瓦斯爆炸压力峰值与点火能量呈二次函数关系Y=A1W2+A2W+A3;瓦斯爆炸压力峰值在爆源附近呈现时间最晚,而在出口附近呈现时间最早;点火能量越大,瓦斯爆炸压力峰值呈现时间就越短。     

点火能量对瓦斯爆炸传播的数值模拟研究

管道内瓦斯爆炸的研究对煤矿工业的安全生产具有重要意义。建立基于总能量方程的RNGκ-ε湍流流场模型和基于多种控制机理的分步反应爆炸燃烧模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,对不同点火能量条件下的瓦斯爆炸传播过程进行数值模拟研究,对爆炸参数研究得:点火能量越大,瓦斯爆炸压力峰值和火焰传播速度越大的传播规律。同时,分析了瓦斯爆炸压力波、爆炸火焰和湍流三者之间的正反馈机制是推动瓦斯爆炸发展过程的重要因素。所得结论为有效预防瓦斯爆炸事故提供了理论依据。     

瓦斯爆炸数值模拟研究

对瓦斯爆炸传播进行了理论分析,并借助通用CFD软件模拟了点火源球形压力波的传播过程以及压力波的反射与相交;模拟了直管道以及变截面管道压力波传播过程。发现在压力波的相交处会出现局部高压,而压力波的不断叠加使弱压缩波成为激波。前驱冲击波会随着不断传播而逐渐衰竭,当火焰阵面追上前驱冲击波阵面达到同步时,会形成爆轰波,而爆轰波的压力值与传播速度均有大幅提高。还验证了在截面积突然缩小时,火焰传播的最大速度不在截面突然缩小处,而是向后推移了一段距离;这是因为最大湍流度不是在截面突然缩小处,而是向后推移至某一断面,这也反映了湍流对瓦斯爆炸传播的影响。通过数值模拟也发现通用CFD软件在计算爆炸场时,其收敛性与稳定性方面仍然有待提高。     

点火能量对瓦斯爆炸压力影响的实验研究

点火源的性质对瓦斯爆炸极限范围有很大影响,同样也影响最终的爆炸压力及压力上升速率。运用自行研制的实验系统,就点火能量对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验。研究结果表明,点火能量强度越高,越容易产生大量的自由基,爆炸反应进行得越快,越容易使瓦斯空气混合气体点爆,瓦斯爆炸的最大爆炸压力及最大压力上升速率也就越高,且与点火能量呈线性关系变化。这些规律为瓦斯爆炸特性的研究以及有效地预防井下瓦斯爆炸事故奠定了理论基础。     

独头巷道瓦斯爆炸的数值模拟

建立了独头巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型,借助流体动力学软件FLACS对充满不同浓度瓦斯气体、有无障碍物时的巷道进行了数值模拟。由模拟结果可以看出,瓦斯浓度和障碍物对瓦斯爆炸过程压力波的变化有较大的影响,爆炸压力波在沿巷道的传播过程中不是单调衰减,而是有波动的;无障碍物时,压力波传播曲线的变化幅度不大,有障碍物时,瓦斯爆炸过程中压力波的传播曲线变化幅度迅速增大。     

矿井火区可燃气体爆炸分析

本文阐述了矿井火区可燃气体爆炸的原因,分析了爆炸极限的计算,并提出了可燃气体爆炸抑制的几种方法,以期能对生产实践起到一定的指导作用.     

不同浓度情况下管道瓦斯爆炸压力传播规律研究

在DN700mm试验管道中进行了不同浓度瓦斯爆炸压力波传播试验。从中可以看出,爆炸压力峰值与传播距离呈三次函数关系;瓦斯浓度对爆炸压力峰值影响较大,当测点距离一定时,压力峰值与浓度成二次函数关系。为煤矿井下隔抑爆装置和瓦斯输送管道隔抑爆装置的研制及安装技术规范制定奠定理论基础,同时,为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供理论依据。     

初始压力对矿井可燃性气体爆炸特性的影响

采用20 L近球型爆炸反应器对不同初始压力下矿井单元及多元可燃性气体的爆炸特性进行了实验研究,并结合碰撞理论和火焰传播机理对实验结果进行了理论分析。实验结果表明：初始压力增加使可燃性气体的爆炸危险性增强,但使其到达最大爆炸超压的时间略有延长;最佳浓度与爆炸上限之间的可燃性气体较最佳浓度与爆炸下限之间的可燃性气体对初始压力更敏感;相同的初始压力下,矿井多元可燃性气体较单元可燃性气体甲烷爆炸的危险性更高,破坏性更强。     

负压强制脱水数值模拟与分析

负压强制脱水可加快充填的脱水速度,减小密闭墙的静水压力,有必要探索其脱水规律及最佳工艺参数。开发基于FEPG的水力充填负压强制脱水数值模拟的有限元程序,建立了负压强制脱水渗流速度与其影响因素的有限元数值分析模型,并采用正交试验原理,分析了不同脱水参数的负压强制脱水渗流速度。研究显示,随着脱水管中负压压差的增大,充填体内平均渗流速度增大,但负压增大至一定程度,对平均渗流速度的影响趋向于平稳,且随着充填高度的增大,平均渗流速度降低,随着负压管横向和纵向间距增大,平均渗流速度单调递减。     

定向卸压爆破试验研究与数值计算

对定向卸压爆破进行了砂浆爆破模型试验,对护壁面、临空面、底部3个方向进行了超动态应变测试,并通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该试验进行3维数值计算,对距离炸药相同距离的临空面、护壁面、底部3个方向岩体内压力值与试验结果进行了对比,分析了压力的分布规律,明确了护壁材料与底部间隔空气柱对炮孔的卸压作用。结果表明炮孔临空面一侧出现了明显的应力集中现象,距炸药中心相同距离,护壁面比临空面的压力平均降低率达到了26%,PVCU隔振材料起到了很好的定向保护作用。炮孔底部空气柱对炮孔压力影响明显,具有较强的卸压功能,数值模拟结果与模型试验结果有很好的一致性。     

大埋深采煤工作面矿压特征的数值模拟

以淮浙煤电公司顾北煤矿的1262(1)综采工作面为工程背景,通过计算机数值模拟和现场实测等研究方法,对深井开采的矿压特征和围岩控制技术进行了研究,采用FLAC3D对不同深度采场进行数值模拟,分析比较浅部与深部采场其超前支承压力的变化特征,为深井工作面的安全高效生产提供了指导。     

承压水底板失稳过程的数值模拟

利用自行开发的岩层破断过程分析系统 ,对承压水底板的失稳过程进行了数值模拟。根据模拟结果 ,分析了承压水底板失稳的机理 ,对承压水底板的突水部位进行了预测。通过与理论分析方法和实验的对比 ,说明了岩层破断过程分析系统可以作为一种新的数值模拟方法研究承压水底板突水问题     

谈综采面结束拆架时正确使用掩护支架

阐述了选择掩护支架的必要性 ,以及正确使用掩护支架的方法 ,重点注意事项     

动压巷道应力数值模拟分析

为研究动压巷道应力分布,采用应力解除法测试地应力。根据测试结果,采用数值模拟软件,分析了巷道周围的地应力分布、保护煤柱和采场顶板应力分布、采空区垂直位移分布特征,以及煤柱宽度和巷道顶底板变形量的关系,为动压巷道支护参数的设计提供了理论依据。     

高承压型矿井奥灰含水层数值模拟研究

基于数值模拟技术,以峰峰煤田九龙井田煤系地层基底下伏奥陶系灰岩岩溶强含水层放水试验成果为基础,采用三维地下水模拟软件Visual MODFLOW建立井田奥灰地下水系统的三维数值模型。经过模型的校正分析,系统认识了矿井水文地质条件;通过参数灵敏度分析,反演得出合理的含水层水文地质参数。     

村庄压煤非连续柱式置换开采方案数值模拟

针对王庄煤矿村庄下压煤开采面临的技术难题,依据王庄煤矿地质条件,提出了非连续柱式置换开采技术,通过采用UDEC数值模拟手段,从采煤影响下的关键层位位移、采场主要围岩体稳定性等角度,对提出的两个方案进行对比分析,得出了非连续柱式置换开采的最优参数,旨在为生产实践提供有力参考。     

高阶段崩落法采场地压规律数值模拟分析

采用三维弹塑性有限元法对高阶段崩落法采矿的凿岩进路开挖、切割槽开挖和崩落回采过程进行了数值模拟研究。结果表明, 凿岩进路开挖后, 由上往下巷道周边的应力和位移量呈递增趋势, 巷道顶板拉应力区的深度为0.8~1.5 m;切割槽开挖后, 凿岩进路周边应力和位移量都有所增加, 影响范围约为15 m;随着崩矿的进行, 凿岩进路周边的应力和位移量缓慢增大, 采场应力环境不断恶化。