基于欧拉-欧拉方法的冲击波扬尘特征及其影响因素

为了研究爆炸冲击波前气流的扬尘特征及其关键影响因素,基于欧拉-欧拉方法,对不同冲击波前流速、沉积粉尘密度和粉尘粒径对扬尘效果的影响进行了模拟研究.结果表明:沉积粉尘在较低的冲击波前流速(100～300m/s)条件下,具有较理想的扬尘效果;粉尘密度在1 000～3 000kg/m3范围内,沉积粉尘的密度对其扬起特征影响较小;粉尘粒径对冲击波的扬尘特征影响明显,在粉尘颗粒较大时(大于0.1mm),由于颗粒受重力作用明显,扬尘效果不佳;在粒径较小时,粉尘可以在巷道空间内得到较好的分散,形成的粉尘团簇的各粉尘层分布均匀.     

管道长度对爆炸波前流速与超压耦合关系影响研究

为了研究管道长度对瓦斯爆燃爆炸波前流速与超压耦合关系的影响,采用数值模拟的方法研究了封闭管道内爆炸超压与波前流速的传播特征。研究结果表明:不同长度下管道内的最终爆炸超压均趋于0.7~0.9 MPa之间;对于较短管道,流速峰值相对较小,流速峰值的下降趋势较平缓,流速在正负区间的振荡频率较快;对于较长管道,流速峰值相对较大,峰值下降趋势较快,振荡频率较慢;在15~20 m之间存在一个临界长度,当管长大于临界长度时,管道内会出现2个最低超压峰值,当管长小于临界长度时,则管内只会出现1个最低超压峰值;首次流速峰值与超压表现出良好的正比关系,通过拟合得到不同长度下首次流速峰值与超压的耦合关系。研究成果可为今后受限空间内爆炸的预防与控制提供基础理论参考。     

穿层深孔水压控制爆破及其在防突工程中的应用

分析了国内外目前防突现状及技术措施,提出了整体卸压理念,开发了穿层深孔水压控制爆破技术并在煤层巷道掘进工作面进行了实际应用.穿层深孔水压控制爆破结合了爆破力和水力的双重作用,并发挥了两者的最佳优势.应用结果表明:该技术可用于具有突出或冲击危险的煤层,使钻孔之间互相连通、裂隙贯穿、煤层中的瓦斯得到排放、应力得到释放;同样条件下,卸压增透效果比普通的深孔控制爆破成倍提高.该技术实施后,己15-31010机巷掘进过程中安全性和工程进度明显提高,为高瓦斯、高应力、低透气性煤层的安全开采提供了一种新的技术措施,具有显著的经济和社会效益.     

采空区CO分布规律的数值分析及其应用

为研究煤矿采空区内CO的分布规律,以某煤矿为例构建计算流体力学模型,布置工作面、支架部分以及回风巷不同高度的监测点,利用Fluent模拟不同监测点的CO浓度百分比。研究结果表明,在距工作面较近的采空区内CO呈现向回风侧运移的趋势,从进风侧向回风侧CO浓度逐渐增大,在上隅角处达到最大;上隅角和回风巷是整个煤矿CO浓度较高的区域;在垂直方向上,CO浓度随高度的变化呈线性关系,但CO浓度整体变化较小;上隅角处产生的浮力、风流呈现涡流形式,造成上隅角CO积聚。     

受限空间内爆炸波的波形演化特征分析

为了分析研究瓦斯爆炸波在巷道内传播过程中的演化特征,运用AutoReaGas软件模拟了爆炸波沿开口平直巷道的传播演变规律。研究结果表明:爆炸波从波形上看大致分为前驱冲击波、热压缩波及稀疏波;在爆炸初期爆炸波以接近声速的速度稳定传播;爆炸超压峰值整体呈现出先减小后增大的趋势。根据分析结果,在超压较大的区域应加强相应的预防措施,以减少瓦斯爆炸带来的损失。     

超近距离保护层开采工作面瓦斯治理

随着矿井开采深度的逐步延伸,平煤五矿煤层瓦斯含量逐步加大,特别是己15煤层及其下面的被保护层己16-17煤层瓦斯含量更大。而且两层煤的层间距极近,平均为2.0~3.2 m,开采过程中己16-17煤层的大量卸压瓦斯不断涌入己15-23220工作面,导致工作面煤壁与落煤及采空区的瓦斯涌出量都很大,严重影响了工作面安全生产。针对这样的情况,平顶山煤业集团五矿先后采取上隅角抽放、采面浅孔抽放等措施,但仍未能有效解决工作面瓦斯超限问题。在分析了工作面瓦斯涌出源及涌出规律的基础上,提出了采用Y+Γ型通风方式来治理工作面瓦斯,采用该措施后工作面瓦斯浓度最高为0.86%,工作面上隅角瓦斯超限问题得到解决,进而提高了工作面产量。     

瓦斯爆炸冲击波在并联巷道中传播特性的数值模拟

运用AutoReaGas软件模拟了煤矿井下掘进工作面发生瓦斯爆炸时冲击波向临近采煤工作而的传播规律.研究结果表明：冲击波在巷道中传播时,超压峰值和最高温度不断减小,到回风巷交叉口时,两条相向传播的冲击波产生叠加效应,使超压和温度明显增大;最高温度沿着巷道的变化规律与超压峰值基本相同,两个并联采煤工作而对应测点的超压峰值...     

基于空气环境下的高压击穿电热致裂煤体实验研究

利用搭建的高压击穿电热致裂煤体试验系统,以贵州林华煤矿的无烟煤为研究对象,研究了在空气环境下高压击穿电热致裂煤体的可行性,并对高压击穿电热致裂煤体的宏观和微观特征进行了研究。实验结果表明,在针-针电极下,空气介质的击穿场强为18.0~18.3 k V/cm,煤体的击穿场强为0.3~0.8 k V/cm,无烟煤的击穿场强小于空气的击穿场强。在相同条件下,各个煤样的击穿电压和破坏特征均不相同,击穿电压在20~41 k V,煤样主要有3种破坏类型。高压击穿电热致裂煤体过程中,等离子体通道位置的煤样呈现出烧灼状态,形成了大量裂隙和孔隙。同时,等离子通道周围煤体在高温条件下发生氧化反应,形成了新的氧化产物。     

高温高压下瓦斯在煤体内表面吸附力变化研究

采用实验的方法研究了3种煤样在高温高压条件下瓦斯在煤体内表面的吸附规律。通过研究发现:在高温高压作用下,瓦斯的吸附过程仍可以用朗格缪尔模型准确描述,同等压力条件下,所有煤样的瓦斯吸附能力随温度升高而明显下降。瓦斯饱和吸附量总体上都随着温度的升高而降低,变质程度高的煤样的朗格缪尔吸附压力随着温度的升高其下降速率较另2个煤样更快。此外瓦斯在不同温度条件下的饱和吸附量随固定碳含量增加而增加,在25、40、80℃时,饱和吸附量随挥发分含量增高而降低,但是在120℃时,先降低后增加。     

超近距离保护层开采工作面瓦斯涌出规律探讨

己15-23220采面为平煤集团五矿超近距离开采保护层工作面,与被保护层己16-17煤层间距为2.0~3.2m,开采过程中工作面瓦斯超限现象严重,严重制约了工作面产量的提高。经过对瓦斯来源和影响因素的分析,确定采用单元法进行瓦斯测定,并对瓦斯涌出规律进行了详细分析。