掘进巷道爆破后排烟时间计算

为研究掘进面爆破后排烟时间,推导掘进面炮烟运移规律公式,对排烟时间影响因素进行灰色关联度计算,得出主要影响因素的敏感性大小排序为:巷道出口到掘进面迎头的距离(0.827)风筒口到掘进面迎头的距离(0.738)风筒供风量(0.628)炮烟中CO初始体积分数(0.547).在归来庄金矿掘进巷道中进行炮烟监测试验,研究了压入式通风条件下,风筒口到掘进面迎头的距离LO分别为10、15、20、25、30 m时,巷道出口到掘进面迎头的距离LP分别为40、60、80、100、120 m的排烟时间.研究结果表明:排烟时间随巷道出口到掘进面迎头的距离增加而变长,两者拟合成线性关系;排烟时间随风筒口到掘进面迎头的距离增加而变长,成非线性增加;排烟系数c与LO拟合成线性关系,并推导出不同工况下排烟时间的计算式;在试验及相似巷道的5个工况下进行验证,相对误差为6.1%,3.8%,5.4%、8.8%,9.3%,具有较好的准确性和可靠性.     

抽出式通风掘进工作面巷道风速分布实验研究

为了分析煤矿井下抽出式通风掘进工作面巷道内风速的分布情况,在实验模拟巷道建立抽出式通风系统,对沿巷道轴向和径向的风速分布规律进行研究。实验结果表明:沿巷道径向方向上,风筒入风口所在的巷道断面上风速分布差异最大,离风筒入风口越近风速越高;在巷道轴向方向上,风筒入风口所在位置的巷道断面速度分布均匀系数最小,风速分布最不均匀,风筒入风口后方风速分布均匀系数大于风筒入风口前方,风筒入风口后方风速分布比较平稳;通过模拟掘进机产尘,粉尘主要集中在风筒入风口附近及以内区域,风筒入风口1m以外巷道空间处于新鲜风流中。     

两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟

两河口公路隧道埋深大且无条件修建斜竖井,只能独头掘进3 000余m,施工通风问题突出.基于CFD理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律.研究表明,掌子面附近为回流区,风流结构复杂,回流区以外风流分布逐渐稳定;爆破后的有害气团在隧道内是一个动态“移动”和“扩散”的过程,这个过程中有害气团从爆破掌子面逐渐扩散,并被稀释和排出隧道.同时,在3种工况下,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究.     

煤矿井下放射性活度水平及氡析出规律试验研究

为研究煤矿井下放射性活度水平及氡析出规律,应用煤岩放射性活度测量系统对典型矿区煤层放射性活度水平进行测试,分析煤层放射性水平的影响因素;应用自主设计的氡测试系统,对炮采巷道掘进过程中不同工序的氡浓度进行测定,分析巷道掘进过程中氡的析出规律。结果表明,随着煤变质程度的加深,其放射性核素质量分数的减少,对于不同变质程度的煤,煤中放射性元素的质量分数与煤质灰分质量分数之间相关性较好;所测掘进工作面氡浓度为30~70 Bq/m~3,整体属于较低水平;巷道掘进过程中打孔、放炮等工序引起煤岩层孔隙及裂隙增大并逐步相连成贯通的通道,促使氡及瓦斯沿通道向外大量释放,造成了工作面氡浓度及瓦斯体积分数异常。煤岩破裂与氡浓度异常相关关系的进一步研究,可为煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害预测提供一种新的方法。     

深部开采矿井通风系统降温效果分析

目的 模拟深部开采矿井井下高温环境,分析机械通风不同送风参数下的降温效果,确定出最佳送风参数,为深部开采矿井通风系统的设计提供理论依据.方法 利用Fluent软件进行数值模拟,竖井壁面温度根据地温变化特点利用UDF编程确定,测定自然通风时矿井内的温度分布、风速大小,分析在深部开采矿井机械通风不同的送风速度、送风温度下,井下的降温效果,确定出最佳送风参数.结果 当深采矿井送风风速为4 m/s,送风温度为15℃时水平巷道内的温度能够降到28℃,满足矿山安全规程规定.结论 深采矿山开采深度为1000m,巷道长度为60 m时采用竖井机械通风能够实现井下高温环境的有效控制.对更为复杂的矿井,可以考虑采用细水雾和机械通风联合降温的方法,还可实现粉尘的综合防治.     

独头巷道火灾烟流滚退临界通风量研究

针对井下独头掘进巷道压入式通风模式下的巷道火灾,通过理论分析得到独头巷道发生火灾时临界风速及临界通风量计算公式。采用FDS计算流体软件,对不同火源位置、火源功率时的烟流滚退距离、逆流风速、临界通风量进行了模拟研究。结果表明:随着火源距掘进断面的距离越大,烟流滚退距离、临界通风量先增大后减小;随着火源功率的增大,烟流滚退距离、临界通风量均增大。对理论计算和模拟结果进行对比分析,验证了公式的可靠性,并通过相关系数检验,表明了二者的显著相关性。     

掘进面粉尘浓度分布规律模拟与现场实测对比

为了研究掘进面粉尘浓度分布规律,结合回坡底东五区掘进巷道的实际情况,借助流体软件Fluent建立并模拟了压入式通风16种模型的粉尘分布规律.对于巷道不同的水平面,随着离底板距离的增大,粉尘浓度先减小,之后趋于平稳;对于巷道的各纵截面,由进风侧到回风侧,粉尘浓度先减小后增大;由巷道掘进面到巷道末端各平面,粉尘浓度先是急剧降低,之后又慢慢升高,然后又减低,并趋于平稳.通过对比分析,得出当压入式风筒距离掘进面10 m时,掘进面的通风除尘效果较好.为了验证数值模拟结果的可靠性,将数值模拟值与现场粉尘浓度的实测值进行了对比分析.根据粉尘的分布规律,提出了粉尘治理的一些优化措施.     

岩巷综掘工作面通风除尘系统的数值模拟

为了解决岩巷综掘工作面粉尘质量浓度超标的问题,对比分析已制定的通风除尘系统布置方案,以薛村矿南翼皮带运输巷为背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对岩巷综掘工作面通风除尘系统进行数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致.研究表明:粉尘颗粒自尘源产生后,纵向随风流方向运动,横向随机扩散;掘进巷道内粉尘质量浓度沿程先急剧上升至最大值,后逐步缓慢降低;通风除尘系统布置方案中,降尘效果按优劣排序为二者同时安装、安装附壁风筒、安装除尘器、压入式通风.根据现场实测数据,以压入式通风条件为基准,安装附壁风筒、安装除尘器及二者同时安装条件下平均除尘率分别为49.4%、67.1%及86.2%.     

高浓瓦斯井巷运移规律及致灾时空特征研究

为了深入分析高浓瓦斯井巷运移规律及其致灾特征,建立了灾害气体一维运移扩散模型,并设计了相似模拟实验验证模型的可靠性,分析灾害气体运移规律,结合开采实际参数,计算了瓦斯致灾的时间与距离.结果表明:位置一定时,气体体积量与体积分数峰值、增速呈正线性相关关系;气体量一定时,距离与体积分数峰值呈负线性相关关系;通过巷道各断面气体总量近似相等;风速为2.1m/s,巷道断面为16m~2,涌出瓦斯量为10 000m~3时,在0~466s时间段内距涌出源400m之内巷道存在危险;瓦斯体积量与致灾距离、时间之间分别符合二次多项式形式,矿井最大安全瓦斯涌出量为809.4m~3.     

基于附壁射流的控、除尘一体化技术研究

针对我国现有煤矿综掘工作面控尘及除尘设备移动困难,现场适应性差和最佳除尘工艺参数不易保持的难题,通过数值模拟和实验室模拟试验研究,分析了综掘工作面控尘及除尘设备集中布置抽尘净化方式的可行性和相关工艺参数,提出了基于附壁射流的综掘工作面控尘及除尘一体化技术;研制了可自行移动的控尘及除尘一体化系统,有利于实现综掘工作面通风、控尘、除尘过程的一体化.数值模拟和实验室模拟试验结果表明,控尘及除尘一体化系统能够应用于各种断面巷道和多种工况条件下控制掘进迎头粉尘的扩散,提高除尘器的抽尘净化处理能力;当压抽风量比为1.04(压入风量为226 m~3/min,抽出风量为218 m~3/min)时,控尘距离和抽尘距离分别为17 m和2 m时,系统的降尘效果最好,司机处和机组后5 m处的总粉尘降尘效率分别达到了98.94%和96.47%,质量浓度分别为12.5 mg/m~3和8.3 mg/m~3,可以有效解决综掘工作面的粉尘污染问题.     

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.     

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.     

阿刀亥煤矿掘进巷道煤壁瓦斯涌出规律的研究

针对阿刀亥煤矿1203炮掘巷道,通过现场实测掘进巷道煤壁瓦斯涌出量,建立了掘进巷道煤壁瓦斯涌出强度随时间的变化规律方程,确定出掘进巷道煤壁瓦斯涌出量与巷道长度、掘进速度及煤壁暴露时间的关系,给出了煤壁瓦斯涌出枯竭极限时间、掘进巷道煤壁最大瓦斯涌出量以及掘进巷道煤壁达到最大瓦斯涌出量时巷道长度的计算方法.该研究结果,对于指导矿井的通风设计和采掘部署,采取有针对性的防治煤巷掘进瓦斯灾害措施,具有重要的理论意义和实用价值.     

通风方式对巷道内氡析出率的影响情况分析

破碎花岗岩巷道内的氡析出率易受气象条件和通风条件的影响。文章通过建立巷道中氡析出率的计算模型,分别对夏季自然通风、压入式通风和抽出式通风条件下的氡析出率变化情况进行分析。结果表明:氡析出率与自然通风量和环境温度之间均存在线性关系;在相同的环境温度和通风量条件下,巷道在抽出式通风时的氡析出率高出压入式通风时的63%。建议在夏季进行巷道内作业时应避开高温时段,并应以压入式通风作为主要通风方式。     

基于数值模拟的光面爆破装药结构不耦合系数研究

光面爆破在巷道掘进中起到举足轻重的作用,参数的选取直接决定了光面爆破的效果.目前参数选择主要是通过经验法确定,具有不确定性.针对巷道掘进光面爆破特点,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,研究巷道光面爆破中炮孔间距与不耦合系数之间关系.研究结果表明：通过数值模拟确定的光面爆破能够达到良好的爆破效果,便于指导现场实践.     

掘进工作面炮烟中毒事故的事故树分析

应用事故树分析方法对掘进工作面炮烟中毒事故的原因进行了分析,通过计算事故树的最小割集、最小径集与基本事件的结构重要度,讨论并提出了预防掘进工作面炮烟中毒事故的措施。     

巷道火灾对通风系统影响的全尺寸实验与模拟

井下巷道火灾会改变通风系统正常运转而威胁矿井安全生产,为了探索巷道火灾对整个矿井通风系统的影响,开展全尺寸巷道实验,并结合数值模拟对U型工作面进风巷火灾特点进行研究.结果表明:该火灾燃烧状态为燃料控制型,但在火灾初期产生了较高的CO浓度,这主要与皮带的特殊燃烧行为有关;烟气温度纵向衰减不具有连续性,每次烟气撞击转弯端墙...     

多断面巷道表面收敛快速观测方法研究

通过分析巷道掘进期间围岩表面收敛的规律,得出了多断面巷道表面收敛的快速矿压观测方法.其本质在于在巷道围岩状况相似、支护方式一致、施工速度和质量相同的地点可按不同距离布置多个断面,进行顶底板和两帮宽度的观测,通过空间来换取时间,在较短时间内得出巷道收敛的规律.掘进工作面推进速度较快或巷道矿压显现程度较低的巷道,观测时断面的数量可设置少些,距离可大些,否则应设置更多断面并减少距离.该方法在某矿煤层回风大巷得到了具体应用,通过对间距20～30 m不等的5个断面一周时间的观测后,成功得出了整条巷道26 d内表面收敛及收敛速度的变化规律,为常规观测时间的1/4左右.     

矿井巷道中外源气体运移-弥散过程仿真研究

建立了一维有限元方法的数值模拟模型,编写成计算机程序,仿真出外源气体在通风巷道中传播过程.计算表明,在矿井巷道尺度条件下,如果外源气体体积分数梯度过大,且对流项存在强超性和空间剖分尺度过大时,容易导致前缘风头气体弥散出现"云头"状的畸变.通过改进算法,采用迎风有限元格式、由程序自动调节迎风因子,并适当加密"时-空离散"剖分尺度等,这种畸变现象趋于消失.在运用了上述处理方法后,当风速为2.252m/s、剖分尺度小于2.5m时,得到良好的收敛效果.将单分支算法纳入到矿井通风网络解算程序中,完成了外源气体在网络中的传播扩散的仿真表述.     

基于数值模拟对隧道钻孔粉尘的通风控制研究

为控制长距离独头隧道掘进过程中台车区气腿凿岩机产生的粉尘污染,采用Fluent软件建立了工作面全尺寸几何模型,对隧道钻孔通风除尘参数进行了数值模拟分析.结果表明,采用常规通风方式,很难控制掌子面粉尘污染,钻孔粉尘遍布在距掌子面10 m范围内;引入长压短抽式通风方案,当压风量与排风量之比为0.72,压风机高度设为2.5 ...