矿井水灾漫延过程推演及其虚拟实现

提出了一种基于Converse Earth平台对矿井突水漫延过程虚拟实现的方法,对突水漫延过程进行可视化表现,模拟突水水流在巷道中的漫延过程,分析突水水流在巷道下向蔓延及水位上向升涨等情况,实现了在巷道任一点的突水过程推演。在突水漫延过程中利用流体力学理论求出煤矿底板突水的突水量,计算突水水流在水平巷道的平均流速,引入当量长度求解水流通过不同巷道的时间,为规划逃生路径及制定应急救援决策提供了依据,并且对矿井突水过程进行了虚拟实现。     

基于格子Boltzmann的矿井巷道突水计算机仿真

为了研究矿井巷道突水蔓延规律,使用格子Boltzmann方法建立了井下突水蔓延二维仿真模型,平直边界采用反弹格式处理,曲边界采用BFL格式处理。因需要模拟复杂巷道,采用分块耦合算法将巷道分成若干规则的块,各块分别独立计算,只在边界处交换数据,从而去除冗余网格,简化网格计算,提高系统资源利用效率。最后通过一个仿真实例,形象、直观的展示了突水发生时地下矿巷道突水水流的演变过程,对矿山突水事故防治和井下人员逃生决策具有现实指导意义。     

矿井突水仿真构模及系统实现

针对矿井突水仿真问题,分为井巷工程静态模型构建和水体漫延动态仿真2部分进行研究。运用点线化思想规范并构建井巷工程模型,引入当量长度概念统一时间度量参数。结合矿井突水特点,运用增加约束条件的图论及智能搜索算法,研究突水发展过程中水流下向漫延及水位上向升涨2个过程,采用时间步长法构建模拟时钟,预测及再现突水发生前后巷道、水体动态,完成矿井突水的仿真构模算法及系统原型实现。以国内某金属矿山数据为例,检验系统的可行性和有效性,所建模型及系统原型能够为突水预防、救援及研究工作提供技术支撑。     

采空区充水过程水位变化特征及影响因素研究北大核心

影响矿井突水水位的重要因素有突水强度、矿井巷道和矿井采空区;为研究矿井突水后采空区充水过程中的内部水位变化特征及影响因素,搭建了实验平台,进行采空区充水实验研究。结果表明:在矸石对水流的阻滞作用下,采空区充水过程分为初期水流蔓延阶段和后续充水阶段,整个过程中近工作面处水位较高而深部水位较低,水面出现坡度且随时间逐渐减小;采空区充水率随时间增长且近似二次函数变化,突水量和矿井空间结构是影响充水过程的重要因素。     

煤矿特大突水原因分析与通道探查技术

矿井突水灾害严重威胁煤矿的安全生产,有效防治矿井水害对煤矿安全具有特殊意义.文章以某矿工作面运输巷掘进期间特大突水事件为背景,从矿井开采实践、奥灰水位变化和水质分析结果3个方面综合确定此次突水水源为奥灰水,并根据突水实际情况,分析可能引起此次突水的导水构造,针对突水通道探查的难点制定了相应的通道探查方案.探查结果表明,2~#煤层底板以下存在一条落差为120 m的正断层,使得煤层底板与下盘奥灰含水层的间距不足30 m,剩余隔水层的厚度和强度均不足以抵抗高压奥灰水,致使巷道掘进期间,高压奥灰水突破巷道围岩,发生奥灰特大突水灾害.     

基于仿真平台的矿井突水淹没路径和逃生路径规划

井下环境错综复杂，与矿井水害不确定性及非线性等叠加，水害淹没情况千变万化，难以预测。针对如何获取矿井水灾发生时各个时间点巷道内的淹没情况，并根据淹没情况快速确定逃生路径的难点问题，采用“木桶原理”构建淹没路径树，确定巷道水流分岔方向，分析矿井突水淹没递进规律，模拟井下巷道内的水流状况，仿真直观展示实时水流变化、水位高度和逃生路径。研究表明：根据构建的淹没路径树，通过递归得到的水位等淹没参数，作为设计逃生路径的基础，微分积分递进动态设计逃生路径，解决了因井下复杂环境和不同时刻的突水状况不同而无法实时规划最优逃生路线的难题。     

王河煤矿突水原因分析与防治水对策

通过对王河煤矿水文地质条件、突水原因、历年突水分布状况和突水点分布规律的分析研究,提出了对掘进巷道和工作面底板奥灰含水层富水性超前探测、加强补探等矿井水害防治的方法和措施。     

巷道围岩预注浆防突水技术研究

在对焦作矿区和中马村矿井地质资料调查、整理的基础上分析了巷道突水水源及突水原因;根据岩土有效应力原理建立了巷道突水区围岩本构模型,探讨了巷道围岩保持稳定而不发生突水的基本思想是增加围岩有效应力,减小孔隙水压力。在此基础上对浆液的流变性、流动规律及扩散方式进行深入分析研究;针对中马村矿井现场实际条件,对巷道围岩预注浆技术进行了方案设计和注浆参数的确定;通过现场工程实践检验了巷道围岩预注浆设计方案的合理性,取得了良好的堵水效果,满足了矿井安全生产的需要。     

曹窑东井27080工作面突水成因分析

通过对义煤集团曹窑东井27080工作面水文地质状况、突水水源和导水通道等方面的分析,明确指出了含水层的富水性是发生底板突水的内因,它决定着矿井突水量的大小及突水量的动态变化特征.含水层水压是驱使水流的动力,而构造断裂的存在与采矿裂隙的形成则是地下水得以流动的通道,三者同时存在并突破平衡条件时就必然发生工作面底板突水.基于这一分析,对该矿防治水工作提出了建议,同时也为其他矿井类似情况突水灾害的预测或分析提供了理论参考与经验借鉴.     

矿井水灾多逃生路径模型应用研究

当发生矿井水灾时,选择有效的逃生路径需要从突水点处水流特征、巷道结构信息以及从业人员的数量等方面加以考虑。为了避免逃生拥挤,建立了一种基于突水点水力学特性分析模型,水中逃生速度模型以及改进的D-K路径搜索算法相结合的多路径逃生模型并进行研究。矿井突水发生后,通过水位上升的速度可以估计出突水点水灾程度,并对突水节点和路径进行筛选。人体在水位移动速度是随着水位的升高而逐渐衰减的,通过对比巷道水位上升速度与移动速度判断该巷道是否可以作为有效逃生路径。从安全节点处向目标节点逃生时,在允许逃生的时间范围内,利用改进的D-K算法可以使井下人员选择更多的逃生路径,避免发生拥挤。结合王家岭矿井实例分析,该模型在一定程度上提高了从业人员的逃生率。