封闭火区注惰气引发瓦斯爆炸的数值模拟

采用模拟软件FLUENT,针对高瓦斯矿井火灾,封闭火区后充注N2的火区状态发展变化过程进行数值模拟,得到惰气和瓦斯在火区内的运移规律。模拟结果表明,惰气射流推动瓦斯气体进入火区,从而引起瓦斯爆炸。模拟数据采用专门软件Tecplot进行后处理,通过对爆炸前火区状态的分析得到注惰气引发瓦斯爆炸的原因。模拟结果进一步验证了前人提出的注惰气引发瓦斯爆炸的观点,为实际封闭火区注惰气时防止瓦斯爆炸措施的实施提供了科学依据。     

封闭火区注惰下瓦斯气体分布规律的探讨

为研究煤矿封闭火区注入惰气抑制火灾情形下火区瓦斯气体分布规律,利用CFD流体软件Fluent建立数学模型并进行数值模拟;在试验巷道中进行了不同流量惰气注入试验,建立了相关的数学模型并对N₂和CO₂不同情形的安全、有效的注入速度进行了计算。结果表明,注惰速度对火区瓦斯分布影响较大,是诱发注惰过程中次生瓦斯事故的主要因素之一;注惰速度较小时,惰气和瓦斯混合缓慢,封闭火区巷道前方易形成危险性瓦斯气体层;注惰速度较大时,惰气和瓦斯迅速混合而起到稀释和惰化作用,紊流作用明显,整个巷道内瓦斯浓度均处于安全范围内。     

瓦斯爆炸火焰波热作用下矿井支护木材微观热动分析

为了得出瓦斯爆炸诱发矿井支护木材次生火灾的机理,对矿井支护木材进行了微观热动分析。基于相关学者开展相关瓦斯爆炸所测实验数据,归纳、分析了瓦斯爆炸火焰波的特性。通过建立瞬态温度场数学模型,对不同火焰波温度、不同热作用时间支护木材浅表层的瞬态温度场进行了计算、分析和验证。建立了化学反应动力学模型,开展了同瓦斯爆炸条件基本一致的不同温度、不同热作用时间下矿井支护木材居里点快速热裂解实验。对比分析了和该模型相近的相关文献数据和本实验所测数据,得出：温度在550~1 050 K时,热裂解气体平稳增加,从3.3%上升到32.1%;焦油先增大然后逐渐平缓,从1.8%上升到48.8%,最高52.6%;焦炭逐渐减小,从94.7%降到19.1%。文献数据和实验数据吻合较好。     

煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析

瓦斯爆炸传播规律是分析爆炸破坏效应继而研发抑爆减灾装置和措施的基础。在大量典型实验总结和理论分析的基础上,分析瓦斯爆炸火焰波和前驱冲击波的传播规律及其衰减规律的相似性,即先加速后再减速传播,最终火焰波以正常层流预混气体燃烧速度传播,前驱冲击波衰减为声波。另外,实际参与反应的瓦斯量是影响瓦斯爆炸火焰波传播规律认识的重要因素。     

煤矿重大事故模拟虚拟现实系统的开发与应用

以某煤矿重大瓦斯爆炸事故为例, 利用Vega和VC⁺⁺软件环境开发了煤矿重大事故模拟虚拟现实系统。结果表明: 利用该系统可以生动形象地描述事故发生过程和事故原因, 有助于事故调查、分析和认证; 同时把事故“保存”下来, 在安全培训中重现事故场景, 可以提高培训效果。该系统可为煤矿重大事故分析、事故汇报、安全培训等提供新的技术支持。     

掘进巷道瓦斯爆炸冲击波状态参数的结构分析

分析了掘进巷道瓦斯爆炸的基本特点,建立了掘进巷道瓦斯爆炸物理模型。利用爆炸力学、爆炸动力学和爆轰理论确定了瓦斯爆炸一维定常流动的基本关系,推导出反映气体流过间断面时质量、动量和能量守恒的雨贡纽(Hugoniot)方程式,并分析了瓦斯爆炸过程中强冲击波的极限解和弱冲击波解的意义。利用p—1/ρ曲线分析了不同曲线段、不同点所反映的瓦斯爆炸状态参数的含义。     

定向圈划回路法探讨

文章介绍了定向圈划回路法解算矿井通风网 络的方法,步骤,并对其原理进行了探讨。     

瓦斯爆炸烟流浓度和温度的扩散规律

为了了解瓦斯爆炸后所产生高温、毒害性烟流的传播规律，对其进行了数学分析和数值模拟。基于模块化思想将烟流区域分成多个子区域进行分析，推导出了烟流浓度的传播模型;基于对流换热和热传导学建立了烟流温度的传播模型。对该一维烟流温度、浓度扩散模型进行了计算分析。以潘集三矿某掘进工作面发生瓦斯爆炸为例，利用流体模拟软件Fluent进行了烟流温度、CH4和CO浓度的模拟计算，得出了CH₄和CO的浓度、烟流温度的传播规律。对比分析一维模型和Fluent二维计算结果可知二者结论是一致的。     

矿井瓦斯爆炸下巷道内的对流换热系数的探讨分析

在湍流强迫对流换热系数经验计算公式基础上,结合矿井瓦斯爆炸实际情况以及前人所进行的管道瓦斯爆炸所测得的实验数据,进行了矿井瓦斯爆炸情况下影响火焰波和围岩对流换热系数的相关因素的分析和计算,确定出了这些影响因子的取值范围。对不同情形下的瓦斯爆炸后的巷道对流换热系数进行了计算,得出:对流换热系数在l/D≤28范围内逐渐增加,在28≤l/D≤52范围内变化幅度很小,52≤l/D≤70范围内迅速并在l/D=70处达到最大值,然后随着火焰波的传播距离增加缓慢减小,直至对流换热现象结束。同时可以看出,对流换热系数随着巷道当量直径的减小而增大。对流换热系数最大值在112.3～158.3W/(m2·K)之间,最小值在13.6～21.6W/(m2·K)之间。     

采空垮落区的风流运动和瓦斯运移作用机理

通过对采空区内矸石的特性分析,研究瓦斯在采空区中的扩散规律。建立瓦斯在采空区内扩散的数学模型,描绘了回采中采空区瓦斯的运移与分布的流体动力学原理。给出增大风量后瓦斯分布的算例,由此反映出工作面风压与采空区内部瓦斯压力的动态平衡性。运用质量守恒定律和非线性渗流方程,提出基于Fick扩散定律和Brinkman方程的瓦斯扩散-通风对流运移模型,综合考虑了流体压力梯度和动能作用,比较适合采空垮落区的风流运动和瓦斯对流扩散规律。通过数值模拟并与实验结果对照,研究采煤工作面采空垮落区内瓦斯运移的作用机理。认为采空区内瓦斯扩散的数值模拟的模型是有效可行的,为扩散规律的研究提供理论依据,从而有助于煤矿瓦斯监测与安全管理。