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。     

岩巷综掘面混合式通风除尘数值模拟研究

本文结合气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型,采用流体力学软件,对不同通风条件下综掘面的粉尘浓度分布进行数值模拟。研究发现:在只有压入式通风时,工作面附近流场稳定性差,粉尘随风流扩散不易沉降,在距工作面30 m范围内粉尘浓度较大;采用混合式通风除尘方式后,粉尘在未完全扩散前被抽走,只有小部分向巷道扩散,具有较高的除尘效果,并确定了风量压抽比为2∶3的"以抽为主,前压后抽"混合式通风除尘效果较好。     

基于可跟随式有害气体抽排装置的烟尘运移规律研究——以鸡鸣隧道为例

为了降低隧道爆破产生的粉尘及CO对施工人员的危害,本文提出了一种在隧道中加入可跟随式有害气体抽排装置的辅助通风方式。为确定可跟随式有害气体抽排装置的有效性,本文依托鸡鸣隧道工程基于Fluent数值模拟软件对该装置的应用场景及应用效果进行了模拟,得到了压入式通风和加入抽排装置后的隧道流场以及粉尘、CO的运移规律,以及装置对流场的影响并验证了装置加速粉尘及CO排出的效果,并对加入装置后距离掌子面的5个测点的CO浓度随时间的变化规律进行线性拟合。结果表明：加入可跟随式有害气体抽排装置能够有效加速掌子面工作区域内粉尘及CO排出,通风120s内,相同时间点下加入装置后的相同位置处粉尘及CO浓度远低于压入式通风条件下,加入装置后仅通风110-130s掌子面前5m内粉尘及CO浓度均能够达到安全浓度以下,同时该装置的加入一定程度上会增加隧道流场的紊乱程度,加入抽排装置后的掌子面前5个测点处通风30min内的CO浓度变化满足单指数函数。对比加入可跟随式有害气体抽排装置前后粉尘及CO浓度变化情况,验证了该装置的有效性。     

炮掘巷道内CO浓度超限原因及分布规律研究

在井巷的掘进与开挖过程中,小孔径钻眼爆破方法作为一种经济高效的施工手段,已经得到了非常广泛的应用。但是在井巷掘进爆破时,炸药爆炸生成的气体含有大量的有毒有害成份。由于井巷作业空间相对狭小,通风条件较差,容易造成有毒有害气体浓度超标,对施工人员的身体健康和安全生产构成严重威胁。本文选取真实炮掘巷道为研究对象,采用试验的研究方法对自然通风情况下,巷道内CO的浓度变化规律进行分析,研究结果定量的给出了巷道内不同位置处CO达到标准浓度的时间,为施工人员再次进入到工作面作业提供可靠的时间依据。     

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.     

姚桥煤矿综掘工作面湿式通风除尘系统的研究与应用

本文通过对综掘工作面湿式通风除尘系统原理的研究,经过综合论证,利用湿式除尘的原理,根据井下巷道断面、综掘机整体结构,经过优化设计,确定了湿式通风除尘系统结构,该系统设计合理、技术先进,实现了除尘器、吸尘装置和管道等部件能随掘进机跟机行走,减轻了工人的劳动强度,并在压入式通风风筒上,使用了带风门的附壁风筒,提高了收尘效率...     

复杂洞室群施工期通风有害气体扩散数值模拟

为了进一步认识复杂洞室群施工期联动通风中有害气体扩散的特点,该文基于流体动力学和射流理论,针对某地下洞库工程建立了湍流k-ε数学模型,模拟了压入式风机与吸出式风机联合通风、压入式风机与通风竖井联合通风这2种方案的有害气体扩散过程,得到了主洞室中不同截面CO体积浓度随时间变化的规律,分析了不同通风出口的排烟总量,比较了这2种方案的通风效果。结果表明:复杂洞室群通风中适当布置吸出式风机可提高通风效率、减轻施工巷道的排烟压力。     

探析全煤巷道光面爆破施工技术

在煤炭开采过程中,主要采用水采、机掘、炮采三种方式,其中水采已基本淘汰,以机掘和炮采最为常见,机械采煤主要用于回采施工,而炮采主要应用与岩石巷道,在全煤巷道有时也会采取爆破施工技术进行巷道开拓,光面爆破技术因其技术优势和高质量的爆破效果而广泛的在煤矿中推广使用,但是光面爆破的效果受围岩性质和炸药本身性能的影响,因此有必要对全煤巷道的光面爆破施工技术进行探析。本文通过阐述全煤巷道光面爆破施工技术的原理、技术要点、注意事项等内容,系统分析全煤巷道光面爆破施工技术的应用现状及发展前景。     

浅谈煤巷快速掘进技术与方法

煤巷及半煤巷掘进有综掘和炮掘两种方法。快速综掘必须抓好掘进机的选择和转载运输系统的选择;快速炮掘应抓好机械化作业线、钻眼爆破和快速装运。还应有效地进行巷道支护的快速施工。     

基于Fluent数值模拟下梯形掘进巷道抽出式通风参数的优化研究

梯形断面掘进巷道在煤矿应用普遍,其迎头面是产生粉尘的主要场所,有必要针对该类型断面抽出式通风工况参数进行优化研究。通过改变抽出式通风的风筒风口布置、风量大小等工况参数进行数值模拟研究,得到风口距迎头面合理距离范围：1～1．8,当提高风量到一定界限后,抽出式通风控尘效果改变不明显,将吸风筒布置于巷道顶部中央位置控尘效果优于居于巷道侧壁布置。     

基于鲸鱼算法的巷道掘进爆破参数优化与应用

合理的巷道掘进爆破参数组合是提高生产效率和改善掘进生产环境的重要因素。建立巷道爆破掘进经济数学模型,对在综合成本最少的前提下优化巷道掘进爆破参数。以钻孔、爆破、铲装、运输等工程技术环节为基础,建立巷道爆破掘进的综合成本为目的经济数学模型,形成目标函数。鲸鱼算法较传统的智能优化算法有着收敛速度快、稳定性好和操作简单的优势。利用鲸鱼算法对目标函数进行优化,最终得到最佳的爆破参数组合,即周边孔抵抗线为0.78 m,周边孔间距为0.64 m,崩落孔抵抗线0.95 m,崩落孔孔间距为0.90 m,炸药单耗1.21 kg/m3,并得到了矿山的爆破掘进最佳综合成本在29.9元/m3左右,可以为矿山爆破掘进的爆破成本控制提供参考。     

杉木树煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究

结合杉木树煤矿B4上保护层煤层地质情况,进行切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究,通过反复现场工业性试验,对聚能爆破相关参数、聚能装置安装方式等进行优化,形成了适合杉木树煤矿地质条件的沿空切顶成巷技术.通过研究,解决了杉木树煤矿万吨掘进率高、采掘接续紧张、保护层开采速度慢等问题,提高了矿井资源回收率.     

狭缝引射结构下冷却气膜的数值计算和PIV实验

狭缝引射是气膜冷却结构中比较重要的一个,多用于船体和燃气轮机的尾气排放装置,以达到降低尾气排放温度,保护装置的目的。但现有对该结构的研究多是整体性能方面,对单级引射结构的引射效果则研究较少。通过对三种不同狭缝宽度的单级引射结构,分别作了数值计算和PIV实验的验证,然后对所获得的结果进行分析,得出了引射效果最佳的单级结构尺寸和该结构的研究方向。为以后该结构的设计提供一些参考。     

重载车辆排气引射抽尘器设计

利用发动机废气能量的通风散热除尘技术,考虑到动力舱空间限制的制约,为某型重载车辆优选设计了一种排气抽尘引射器.利用流体动力学数值仿真技术进行数值模拟计算,探讨引射器结构对引射系数的影响,得到了关键结构参数对引射系数的影响规律.据此,改进设计出5种排气引射器型式,使其引射性能得以改善;考虑到紧凑性、轻量化的设计要求,在满足通风散热要求的前提下,给出针对混合室工作段长度参量不同的设计方案的对比结果:混合室工作段长度在125mm附近时,引射器可达到最优引射效果.     

煤矿掘进巷道瓦斯智能控制系统

针对煤矿掘进巷道的局扇恒速运转问题,提出先进的模糊控制器设计方式.系统采用通风局扇智能控制和变频器,实现了瓦斯体积分数与局部通风机变频调速的模糊控制.用MATLAB智能控制工具箱进行了仿真实验,结果表明:该方法能较好地实现掘进巷道的正常通风和瓦斯排放,达到节能运行的目的.     

沿空留巷“Y”型通风在沙曲矿综采工作面瓦斯治理中的应用

结合华晋焦煤有限责任公司沙曲矿24202综采工作面＂Y＂型通风方式下瓦斯抽采数据,通过理论和实测对比分析,对＂Y＂型通风方式下综采工作面瓦斯的分布规律进行了细致的研究,为采空区瓦斯治理提供了可靠的理论依据,实践证明＂Y＂型通风方式对有效治理瓦斯有着重要意义。     

岩石巷道周边双向聚能定向断裂控爆技术

传统光面爆破法受原理本身的局限应用效果不佳。针对这一情况,基于聚能爆破原理,采用ANSYS/LS-DYNA软件对无限岩体中的柱形药包爆破进行数值模拟。根据爆破特性,选取塑性炸药,采用高能炸药燃烧模型、Johnson-Cook塑性材料模型及切缝聚能爆破的定向断裂爆破方式。结果表明:聚能爆破比传统光面爆破形成的岩石裂缝长,裂纹增长率为91%～117%。根据东保卫煤矿地质条件,将PVC聚能被筒作为双向聚能爆破装置,确定技术参数。工业实验结果证明,双向聚能定向爆破有效提高了岩石巷道成型质量及巷道掘进速度,经济效益良好,具有推广应用价值。     

煤矿巷道快速掘进中爆破方案的优化设计

结合煤矿现场实例,阐述了巷道掘进爆破方案和参数的优化设计,分析了施工技术要求和技术措施,指出进行优化设计可以提高掘进单进和工效,较好地解决井下快速掘进的难题,收到明显效果。     

独头巷道内瓦斯运移规律数值模拟

独头巷道内瓦斯异常出是引起煤矿井下瓦斯爆炸事故的主要原因之一.采用计算流体力学软件对独头端异常涌出后瓦斯在巷道中时空分布规律进行数值模拟研究.独头端的涌出速度采用幂函数的变化规律进行模拟.模拟过程监测了不同时刻巷道中心线瓦斯浓度分布情况以及巷道不同断面瓦斯浓度分布等值线图.模拟结果表明,巷道上部分瓦斯浓度比下部分瓦斯浓度大,瓦斯浓度沿巷道分为3个部分:先降低,后升高,然后又降低.涌出后一段时间瓦斯浓度降低部分非常短,整个瓦斯浓度是升高部分,且沿巷道长度方向基本呈直线升高.该研究对矿井瓦斯爆炸事故调查、通风风量调节、灾害预警以及应急救援具有一定的意义.