油型气涌出矿井局部通风排瓦斯优化

为了对油型气涌出条件下掘进巷道局部通风参数进行优化,解决油型气涌出造成的掘进巷道局部瓦斯超限问题,采用仿真软件ANSYS对掘进巷道压入式通风进行数值模拟,运用压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,对油型气涌出条件下掘进巷道中CH4浓度分布进行研究,分析了风筒进风速度分别为8,10,12 m/s以及风筒直径分别为0.6,0.8,1 m时,油型气主要成分CH4在巷道中的扩散规律。研究表明,当风筒风速由8 m/s增加到12 m/s,风筒直径由0.6 m增加为1 m时,油型气与巷道内风流混合更加充分,高浓度CH4区域更小,工作面回风瓦斯浓度在0.5%左右,符合《煤矿安全规程》规定。由此可见,掘进巷道有油型气涌出时,根据工作面实际情况适当的增加风速,增大风筒直径可以有效地排出底板油型气,有效预防局部瓦斯超限,改善掘进工作面作业环境。     

全断面高效快速掘进工作面粉尘分布规律数值模拟

为优化全断面高效快速掘进工作面局部通风布置,改善通风除尘效果,以神华煤炭集团大柳塔煤矿52502工作面为研究背景,利用GAMBIT软件建立工作面几何模型,基于标准k-ε紊流模型和离散相DPM模型,运用FLUENT软件对长压短抽方式下的工作面粉尘分布规律进行数值模拟。结果表明:粉尘总体沿巷道回风侧分布,粉尘集中带为距工作面端头15 m范围内和巷道回风侧中下部;大断面下压入式通风有效射程为15~16 m;当前抽出式风筒左侧吸风口处于压入式风筒有效射程内,影响除尘效果;延伸抽出风筒出口位置至工作面掘进机处,能有效改善除尘效果。模拟结果对改进快速掘进工作面通风除尘系统具有重要指导意义。     

掘进工作面通风布置对粉尘分布规律的影响

针对深部通风面临的粉尘污染问题,结合气固两相流理论,采用长压短抽-前压后抽式通风方式,建立掘进巷道混合式通风三维模型。以湖南辰州矿业沃溪坑口为研究对象,选取4种通风布置参数即压风口与掘进面之间的距离、抽风口与掘进面之间的距离、抽压风量比、风筒高度,每种参数设置3种模拟方案,利用Fluent软件对不同方案下巷道内的粉尘浓度进行模拟研究,通过分析比较不同布置参数下的排尘效果,得出该混合式通风布置参数的最优值。研究结果表明:当压风口与掘进面之间的距离压L=10.0 m,抽风口与掘进面之间的距离抽L=35.0 m,抽压比K=1.5,双风筒高度H=1.5 m时,通风排尘效果最理想。     

高寒矿井穿脉巷道掘进炮烟扩散规律的数值模拟

根据高寒矿井穿脉巷道掘进的实际参数建立数值模型,分块划分计算网格,依据掘进进尺和风筒口距掘进工作面的距离,利用Fluent流体分析软件对不同工况条件下的炮烟扩散规律进行数值模拟.模拟结果表明:随着风筒口距掘进工作面的距离增加,CO排除的速度越慢;通风时间与穿脉长度和风筒口到掘进工作面的距离有一定的函数关系.     

压入式通风独头巷道内氡及其子体浓度的计算模型与其分布规律

通过一定初始浓度的氡在0~14 400 s内累积衰变产生的氡子体?潜能浓度的理论计算值,建立氡子体?潜能浓度与氡浓度和累积衰变时间之间的简化数学关系;依据独头巷道内氡及氡子体的来源,分别建立压入式通风方式下巷道内通风风流中氡浓度与氡子体?潜能浓度的数学计算模型;针对具体的独头巷道,研究不同通风量、岩壁氡析出率和有无矿堆情况下整个巷道内氡浓度和氡子体?潜能浓度分布规律。研究结果表明:压入通风方式的独头巷道内,氡浓度及氡子体?潜能浓度均随着岩壁氡析出率和风流流动距离的增大而增大,随着通风风量的增大而减小;工作面矿堆析出的氡能迅速导致风流中氡浓度的增大,而其产生的氡子体?潜能浓度随着风流流动距离增加逐渐增大;     

基于煤巷掘进粉尘分布的干式除尘布局优化

随着煤巷机械化掘进程度的不断提高，煤巷中粉尘浓度也不断攀升，高浓度的粉尘一方面会影响井下工作人员的身心健康，另一方面也增加了粉尘爆炸的可能性。干式除尘器由于具有除尘效率高、零耗水、无污染的优点而被广泛应用在煤矿掘进中。本文采用数值模拟的方式，研究了干式除尘器作用下巷道内的风流结构，并研究了除尘风筒和局部通风机风筒相对位置对除尘效率的影响，以及除尘风筒到掘进头的距离对除尘效率的影响。研究结果表明：除尘风筒的布置应与局部通风机风筒尽量的远离，当除尘风筒距离掘进头4~5 m时，除尘效果会比较好。研究可以有效的指导干式除尘器在巷道掘进中的布置，为改善巷道内掘进环境做出贡献。     

考虑风筒破损对隧道施工过程中CO排出的影响机制

为研究隧道施工通风过程中风筒破损对一氧化碳（CO）排出的影响,依托城开高速鸡鸣隧道,运用孔口流量理论,考虑风筒内流速、孔口与开挖工作面距离和孔口数量三个因素,基于数值模拟方法,研究风筒破损对CO排出的影响。研究表明：在风筒破损面积相同的前提下,漏风率随送风量的增加而增大;开挖工作面处的CO浓度在通风1min后达到峰值,约为3.5%;风筒破损会对隧道内的CO稀释产生滞后效应,滞后时间为1~3min并且送风量越小滞后效应越明显,最终导致距洞口25m范围内的CO浓度高于规范要求;通风长度区域内,三个因素中对CO排出的影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量;整体隧道内,影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量。并提出了通风设计和孔洞修补两方面的建议。     

煤矿掘进工作面长距离通风参数分析与实践应用

为解决独头掘进长距离通风难题,本文以延安市禾草沟煤业有限公司50112掘进工作面为例,分析了掘进工作面通风参数,选择了相应的风筒和风机,通过采用大直径风筒、风筒快速接头软带、异径风筒转换器、双风机自动切换等技术,结合精细的日常管理和完善的管理制度,减少了风筒漏风,降低了风筒通风阻力,实现了掘进工作面的长距离通风,保证了掘进工作面的有效风量,杜绝了因风量不足造成瓦斯超限现象,为类似条件下的煤矿掘进工作面长距离通风提供借鉴。     

独头巷道掘进压入式通风流场特征数值分析

 独头巷道掘进过程中压入式通风流场是受空间限制的受限贴附射流,其特征对巷道通风有着重要影响。以凡口铅锌矿为例,建立了独头巷道受限贴附射流流场的标准k-ε数学模型,确定了模型的边界条件,在采用GAMBIT划分网格的基础上,运用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对受限贴附射流流场特征进行了数值模拟分析。结果表明,独头巷道压入式通风流场具有3个主体区域,即贴附射流区、冲击射流贴附区和回流区;受限贴附射流起始段长度小于运用射流理论计算得到的理论值,受限射流完全贴附后,射流壁面轴心速度大于管道中心入口速度。研究揭示的流场特征可为改善独头巷道掘进通风效果提供理论依据。     

综掘工作面粉尘运移的数值模拟及压风分流降尘方式研究

针对综掘工作面产生尘量高,煤尘浓度大,降尘效率低的现状,结合流体力学、气固两相流理论和射流理论等相关理论,采用FLUENT模拟技术,研究"长压短抽"式除尘通风时掘进巷道中粉尘运移和分布规律,对比分析了压入风量、抽吸比及抽、压风筒口位置等通风参数对粉尘浓度及分布范围的影响,提出了压风分流通风方式,并对其降尘效果进行了模拟分析.     

隧道通风管道布置参数对瓦斯运移特性的影响

为了研究通风风管在瓦斯隧道施工通风中对瓦斯扩散的影响,通过CFD数值仿真,建立瓦斯在隧道内的运移模型,详细探究了不同风管直径、风管口距工作面的距离、风管悬挂位置以及风管贴壁间隙四个风管布设参数对隧道风流场及瓦斯分布规律的影响。结果表明,风管直径对于工作面上瓦斯体积分数场具有显著的影响,风管直径减小会导致隧道空间瓦斯体积分数增加,且瓦斯体积分数增加的程度远大于风管直径减小的程度。风管布置在拱肩处更有利于瓦斯的排出和保障隧道安全施工。随着风管出风口距离工作面距离的不断减小,隧道内瓦斯体积分数越低,并且隧道内部空间瓦斯分布越均匀,越不易发生瓦斯的局部积聚现象。风管顶端离隧道拱顶的距离越远,隧道内瓦斯体积分数越高,断面瓦斯分布均匀性也越差。在单因素试验情况下,可以看出风管的最佳组合方式为风管直径为1.8m,风管位置为拱肩,风管出口距工作面的距离为5m,贴壁程度为0.5m。     

考虑开挖过程的瓦斯隧道施工通风影响机制——以鸡鸣隧道为例

为研究瓦斯隧道开挖过程中通风设备布置对通风效果的影响机制,以城开高速鸡鸣隧道为研究对象,考虑风筒直径、出风口与掌子面距离、风筒高度三个因素,基于数值模拟方法,进行三因素三水平正交试验;以瓦斯平均浓度数据为基础,研究了瓦斯浓度在施工通风影响下的分布特点,通过极差分析和方差分析研究了9种布置方案下三个因素对三种施工情况下通风效果的影响。研究结果表明：上掌子面顶角、底角及下掌子面底角处,瓦斯分布较为集中,实际施工过程中应加强对该区域的监测;回风侧瓦斯浓度高于进风侧。不同的施工情况下,三个因素对通风效果的影响程度存在差异;即在整体掌子面或仅有上掌子面施工的情况下,三个因素对通风效果的影响程度从大到小依次为：风筒高度、风筒直径、出风口与掌子面距离;仅有下掌子面施工时则依次为：风筒直径、风筒高度、出风口与掌子面距离。在本文研究结论的基础上,提出针对台阶开挖过程中可能出现的不同工况下的以提高通风效率为目的的通风设备布置建议。     

柴油机尾气钻井注气量定量分析

柴油机尾气钻井是利用柴油机尾气作为循环介质的一种气体钻井。对钻井常用柴油机Z12V190的尾气成分、排量、含氧量、尾气钻井最小注气量进行计算分析。结果表明:柴油机尾气排量随尾气含氧量增加而增加,可通过增加吸入阻力和负载降低含氧量;柴油机尾气钻井最小注气量随关键点压力增加而增加;尾气含氧量必须低于14%才能安全钻进;因受尾气排量限制,柴油机尾气钻井只适用于低压钻井,即使3台柴油机同时工作所提供的最大尾气排量也仅能满足关键点压力为4 MPa时的最小注气量要求,当只有2台或1台柴油机工作时,其钻井压力会更低,甚至不到1 MPa。     

单机变换喷射器辅助通风数值模拟

为解决爆破后产生的大量有害气体对巷道的污染问题,提出喷射器辅助单机变换通风方式。即正常情况下采用压入式通风,爆破时变压入式为抽出式并用喷射器辅助通风,形成喷射器压入、风机抽出的混合式通风方式,使污浊气体由风筒排出。利用流体软件模拟50和100 m炮掘巷道通风情况,结果表明：喷射器辅助单机变换通风分别在40和50 s排出炮烟,与压入式通风相比,该方法排烟时间短,炮烟污染巷道轻,对于长距离巷道,效果更加明显。喷射器辅助单机变换通风方式对炮掘巷道是可行的。该研究为解决爆破后通风提供了理论依据。     

PLC及组态王的掘进通风监控与报警系统研究

针对掘进通风瓦斯超限严重,监控能力薄弱的现状,在对掘进通风瓦斯超限的通风、地质等主要原因素进行了分析,建立了瓦斯超限的灾害模型;根据井上和井下实时监测实际需求,建立了基于PLC和组态王的掘进通风瓦斯超限实时检测、诊断、报警和控制井下井上一体化的总体解决方案,搭建了基于PLC的井下监控和报警系统硬件平台,开发了基于组态王的井上远程监控和报警软件系统。最后对软硬件原型系统进行了集成测试和完善,测试结果表明,系统运行可靠稳定,操作简单,灵敏度高,可以实现井下井上一体化的掘进通风监控和报警功能。     

7～9m急倾斜厚煤层Z型通风工作面的矿压显现规律

根据长沟峪煤矿煤层地质条件,结合7~9 m急倾斜厚煤层Z型通风工作面整体悬移组合支架的工作阻力变化特点,对开采块段顶板压力变化情况进行现场观测与数值模拟分析。结果表明:Z型通风工作面运输巷道和回风巷道的超前加强支护范围为距离工作面12 m范围;回风巷道应力集中区域为工作面上方6 m范围;合理的区段放煤高度为14 m。现场观测与数值模拟结果相符,为同类煤层顶底板移动规律及开采方法研究提供了依据。     

3102掘进工作面瓦斯突出危险性预测及分析

在3102巷掘进过程中,工作面瓦斯涌出量较大,达到0.2%～0.3%,致使回风流瓦斯体积分数超过0.5%,巷道瓦斯涌出量超过了3m3/min。同时在探水过程中,经常发生卡钻现象,致使探水工作无法达到预计的长度。针对这种情况,对3102掘进工作面采用单顶指标法和综合指标法来鉴定该煤层是否具有瓦斯突出危险性。     

基于部分排气六冲程单缸柴油机的节能分析与机械功能实现

废气能量回收利用是国内外内燃机行业的研究热点之一。为了达到缸内回收废气内能的目的,设计了六冲程发动机的工作原理;以ZH1105W型四冲程单缸柴油机为设计基础与参考,以实现曲轴与凸轮轴转速比3∶1为目标,分别计算了进气凸轮的全包角、排气凸轮的全包角及排气凸轮两个凸起的相对相位角、异名凸轮相对相位角,凸轮轴正时齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶高、齿根高、齿顶圆直径、齿根圆直径及基圆直径等参数;选择了正弦加速度曲线作为凸轮型线方程,选择6 mm与3 mm两种排气凸轮部分排气凸起最大升程以及ZH1105W型六冲程单缸柴油机进排气凸轮的设计图;绘制了凸轮轴的效果图。研究结果表明:凸轮轴机械设计可以实现六冲程发动机的工作原理。