布尔台矿综放工作面采空区瓦斯运移 规律及瓦斯抽采优化研究

采空区涌出瓦斯是采煤工作面瓦斯重要来源之一,合理的采空区抽采方案可有效解决工 作面瓦斯超限问题。 本文结合数值模拟与现场应用对神东布尔台矿42 号上煤层综放工作面采 空区瓦斯插管抽采系统进行优化。 首先,利用流体模拟软件FLUENT模拟采场瓦斯运移特征,考 虑了采空区遗煤解吸和上邻近层的瓦斯涌出,揭示了采空区瓦斯浓度分布规律,并分析了抽放口 与回风隅角距离、抽采负压和不同配风比对抽采效果的影响,提出抽采优化方案。 然后,将优化 方案进行现场应用,重点考察了抽放口与回风隅角距离和抽采负压,得出当插管间距为70m、抽 采负压为12~18kPa时,抽采效果较好。 研究结果对高产高效低瓦斯矿井采空区瓦斯抽采方案 优化具有理论和现实意义。     

含瓦斯煤渐进破坏极限失稳研究

为了研究含瓦斯煤渐进破坏极限失稳问题,基于含瓦斯煤强度折减法,并借助有限元数值模拟软件,对强度折减极限安全系数以及含瓦斯煤渐进破坏极限失稳过程进行分析。研究结果表明：含瓦斯煤强度折减参数修正可以表征瓦斯对于煤体的弱化作用,适用于数值模拟软件中分析煤体渐进破坏极限失稳过程;强度折减极限安全系数受围岩、瓦斯压力、外部载荷、煤泊松比等因素影响,极限安全系数值越小,代表煤体更容易达到失稳破坏状态;在强度折减过程中,含瓦斯煤状态演化分为初始损伤、渐进破坏、极限失稳3个阶段。     

东周窑煤矿5号煤层瓦斯赋存规律研究

为寻求东周窑煤矿煤层瓦斯赋存规律,为矿井瓦斯治理提供基础数据,介绍了该煤矿的地质构造特征和煤层情况,根据煤层埋深、地质报告、邻近矿井和井下实测的瓦斯含量及成分,对东周窑煤矿5号煤层瓦斯赋存规律进行了研究,得出东周窑煤矿5号煤层全部处于瓦斯风化带内,并从煤的变质程度、顶底板特性及地质构造的角度对5号煤层处于瓦斯风化带的原...     

直巷道中突出冲击气流的形成及传播特征研究

煤与瓦斯突出产生的冲击气流有很强的破坏效应,首先分析了突出冲击气流的形成原因;然后建立了直巷道的几何结构模型,设定相应的初始条件与相关参数,对突出冲击气流的运动过程进行了数值模拟计算,得出了不同时刻的冲击气流压力、速度以及瓦斯相对质量浓度在巷道内的分布情况,同时分析突出发生区域出口断面处的冲击气流平均压力和速度随时间变化过程,并根据模拟结果得出定性与定量化的结论;最后,构建了煤与瓦斯突出在直巷中传播的实验系统,通过实验的手段分析了冲击波在直巷中衰减规律。研究结果表明,突出能在巷道空间内形成较高速度运动的冲击气流及冲击波;与突出区域原始瓦斯压力相比,冲击气流压力发生了急剧下降;冲击气流强度在断面不变的直巷道中传播会发生衰减,前期超压衰减较为缓慢,后期超压衰减增快。     

巷道截面变化对突出冲击波传播的影响

为了分析巷道截面积变化对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,首先利用流体力学、空气动力学理论建立了突出冲击波在变截面巷道中传播的数学模型,理论分析得出了冲击波衰减与截面积变化率之间的变化规律;其次构建了变截面巷道冲击波传播的实验系统,研究了冲击波在变截面巷道中传播规律,实验研究表明突出冲击波由大截面巷道传到小截面巷道时,冲击波超压变大,波阵面的单位能量是增大的;然后建立了冲击波在变截面巷道中传播的数值计算模型,数值计算结果表明冲击波初始超压越大,冲击波衰减越快,且巷道截面积变化率越大,冲击波衰减系数也越大;最后通过对比分析,表明理论分析、实验研究以及数值计算的结果是一致的。     

采空区埋管抽放治理上隅角瓦斯技术研究

为了有效治理上隅角瓦斯超限,针对目前采空区埋管抽放瓦斯浓度低、纯量小的特点,设计了采空区埋管抽放的技术方案,通过现场考察抽放负压与抽放纯量的关系,得出了合理的抽放负值,在此基础上,建立了采空区瓦斯运移的数值计算模型,并通过fluent软件对采空区埋管抽放效果进行了模拟。     

煤与瓦斯突出强度与冲击波超压关系研究

煤与瓦斯突出强度是评判突出危险性的一个重要指标,因此对突出强度的准确预测意义重大.应用气体动力学理,对吨煤瓦斯膨胀能进行了理论分析,指出了参与突出的瓦斯量不仅仅是游离态瓦斯含量;通过自行研制的煤与瓦斯突出试验模拟装置,得出了不同瓦斯压力下突出强度;最后应用数值模拟,得出了不同时刻以及巷道不同位置的超压变化规律,并根据理论公式推算出突出强度,经过与试验值比较,说明理论分析、数值模拟的正确性.为煤与瓦斯突出强度研究与冲击波超压之间的关系研究预测提供了新的方法.     

通风机性能测试教学实验装置

设计了一种能够进行通风机性能测试的实验室模拟装置,将矿井主要通风机和通风巷道按照一定的相似比进行缩小,并采用专用仪器测量表征通风机运行工况的各项参数,经过规范的数据处理后即得到风机的特性曲线,从而使不具备现场实习条件的学生在实验室便可熟悉和掌握通风机性能测定方法。介绍了实验装置结构和通风机性能测试的原理,并进行了模拟测试。     

并联下行通风巷道瓦斯风压诱致风流紊乱研究

高浓度瓦斯在倾斜巷道中积聚会形成瓦斯风压,瓦斯风压会导致积聚瓦斯的巷道及其旁侧分支巷道风流紊乱。通过搭建并联下行通风巷道相似实验平台,并进行一系列实验,研究了瓦斯风压诱致井巷风流紊乱的规律。每组实验中,均首先将倾斜巷道充满100%的瓦斯,并保持它的旁侧巷道瓦斯浓度为0%;然后调节倾斜巷道或其旁侧巷道的风阻,使其不同于其他组实验。实验结果表明:瓦斯风压会造成并联下行通风系统中风流的复杂变化,使并联巷道中的瓦斯随风流往复运动。利用振动理论对依据实验条件简化的模型列出了振动方程,解释了巷道风阻对风流振动阻尼力的影响作用,得出了并联系统中增大任一分支风阻都有助于减弱风流振动的结论。对实验中瓦斯运移规律进行分析可知:某条分支巷道风阻的增大有助于保持其并联分支的风流稳定,但不利于本分支瓦斯的顺利排出。因此,在现场实际中,当下行风巷道出现瓦斯积聚时,应及时增大其旁侧分支风阻,以保持该并联系统风流稳定,从而使积聚瓦斯能够尽快排出。     

瓦斯风压诱导矿井风流灾变规律研究

为了深入分析瓦斯风压诱导矿井风流灾变规律,建立了一维非稳定流动微分方程以及单一巷道瓦斯体积分数弥散模型,结合通风网络理论中的节点风量平衡定律和回路风压平衡定律,得出了非稳定流的网络模型和瓦斯体积分数联合模型,并提出了模型的求解方法,通过编写计算机程序实现了耦合模型的求解,运用该程序模拟了九里山煤矿"8.23"15051区段巷煤与瓦斯突出事故.结果表明,15011工作面在瓦斯风压作用下,将发生风流逆转,回风巷瓦斯体积分数最高达18.39%,与本次事故案例记载的结果一致.