人工增压技术的高海拔矿井通风系统

针对高海拔矿井生产存在严重的高原降效和人身健康安全问题,从矿井通风系统入手,选择压入式通风方式,采用人工增压和局部增压技术、调整巷道通风阻力、提高矿井内部空气压力以改善生产劳动环境;修正需风量、风机风量、风机风压等矿井通风参数,使矿井通风设备符合高海拔矿井通风系统要求.实例表明,基于人工增压技术的压入式通风系统应用于高海拔矿井是可行的.该研究为高原低气压、缺氧环境矿井的安全生产及可持续发展提供了技术参考.     

掘进巷道压入式通风的风流结构及排尘作用的研究

本文对掘进巷道凿岩时压入式通风的风流结构及排尘作用进行了实验模型及现场试验研究。发现超出射流射程之外的空间存在着二次循环风流。测定和分析了二次循环流的特征及其通风排尘作用。研究了压入式通风风流的波动起伏特征及对通风排尘过程的影响。给出了利用二次循环流进行排尘通风时有关通风参数的经验公式,可作为生产和设计的参考。     

独头巷道受限贴附射流流场特征模拟实验研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。基于流体动力学和射流理论，建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k-ε数学模型，分析了计算边界条件，并应用PHOENICS34计算流体动力学(CFD)软件模拟了独头巷道射流通风三维流场，得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风流场分区、射流起始段、射流贴附过程及射流流速变化规律等流场特征。模拟计算结果表明，独头巷道压入式通风流场可分为贴附射流区、冲击射流贴附区、回流区和涡流区，受限贴附射流起始段小于贴附自由射流起始段。射流完全贴附后，射流壁面轴心速度大于出风口轴心速度。数值模拟与实验结果相符，为研究独头巷道风流传质过程、瓦斯运移规律及通风排污效率等提供了理论基础。     

硐室型矿井风流调控技术

介绍了矿井风流调控的传统方法及矿用空气幕的布置形式,并将安装在巷道侧壁硐室内、具有柔性风门隔断风流、柔性风窗增阻减少风流和硐室型辅扇或风机机站引射风流作用的矿用空气幕定义为硐室型风流调控装置。现场应用研究结果表明,柔性风门的风流隔断率可以达到85%～88%,柔性风窗可有效对运输巷道中风流进行增阻,硐室型辅扇或风机机站的引射风量可达到30～40 m3/s,在难以设置风门、风窗、辅扇和风机机站的运输巷道中能有效控制风流短路、风流反向、风流循环、增加或减少巷道风量等,这不仅可以强化中段通风网络的排烟排尘效果,保     

矿井通风系统环境温度计算与分析

针对随着煤炭开采向深部延伸,围岩温度越来越高.矿井热环境带来越来越严重的矿山热害,在深部矿井开采中矿井热害问题成为制约其发展的重要因素.在深入研究矿井通风仿真技术和网络解算的基础上,计算和分析了所用通风巷道风流温度.首先分类分析影响风流温度的不同热源,推算不同热源的计算公式;然后划分矿井不同类型巷道的属性,对属性不同的巷道分别进行分析,综合了巷道总热量的计算方法.结合纳林河二号矿井实际情况,分析和计算矿井内风流温度参数,为高温矿井的系统计划和盘区开拓、规划总体通风系统和设计降温系统提供了参考依据.     

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;     

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。     

机械化盘区通风方法

依据某大型金属矿山井下机械化盘区通风的实际情况,在矿用空气幕替代辅扇的应用研究成功的基础上,现场开展硐室型风机机站的应用试验,对比研究的结果表明:硐室型风机机站可以有效替代传统风机机站,能在难以设置有风墙风机机站的巷道中安装运行,实现各盘区进风巷道风流的合理分配;硐室型风机机站能有效引射风流,控制风流短路,增加中段进风量达27.3m3/s,强化中段通风网络的排烟排尘效果,有利于保护工人的身体健康、提高矿井的有效风量率和促进矿井风流的有序流动;硐室型风机机站可以由单台风机或多台风机构成,安装在巷道侧壁的硐室内,增强多级机站通风方法的可靠性和适应性.     

压入式受限贴附射流场特征及参数计算

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间受限贴附射流通风。风流从圆形风筒射入掘进工作面空间形成射流区和回流区,根据流体射流理论,分析了压入式受限贴附射流通风射流产生过程及射流通风风流结构特征。由于受到巷道有限空间的限制,射流流场不能像自由贴附射流那样发展,形成了圆形贴附射流自由段,有限扩张段和收缩段。射流各段的长度与射流受限程度成反比。文中给出了射流各段及射流区和回流区断面平均流速和流量的计算模型。     

压入式受限贴附射流流场特征及参数计算

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间受限贴附射流通风。风流从圆形风筒射入掘进工作面空间形成射流区和回流区。根据流体射流理论,分析了压入式受限贴附射流通风射流产生过程及射流通风风流结构特征．由于受到巷道有限空间的限制,射流流场不能像自由贴附射流那样发展,形成了圆形贴附射流自由段、有限扩张段和收缩段。射流各段的长度与射流受限程度成反比。文中给出了射流各段长度及射流区和回流区断面平均流速和流量的计算模型。     

碱沟煤矿通风系统稳定性分析研究

在建立了碱沟煤矿通风网络图的基础上,运用数理统计的标准偏差D为特征指标,分析了一段时期以来矿井主要通风巷道风量变化规律,又利用通风网络解算模型,计算各通风巷道在风阻参数变化条件下的风量变化,从而得出该矿通风系统中,有的巷道风流稳定性差,对于通风系统风量变化比较敏感;而有的巷道风阻参数发生变化时,对于通风系统稳定性则产生显著影响。最后,综合几种分析方法的结果,得出了碱沟煤矿通风系统稳定性程度以及影响其稳定性的巷道位置,为矿井通风系统稳定性分析创立了一种综合性的方法。     

矿井中央泵房降温方法初探

中央泵房实行独立通风系统的通风降温中央泵房实行独立通风系统是直接利用矿井主要通风机所造成的风压,借助通风设施将新风引入中央泵房,通过风流与机电设备之间的热交换带走设备的散热,并把热风排出中央泵房。这种通风降温方法在矿井生产实际中应用较普遍,中央泵房的污风直接进入回风巷,大大减少热污染进入生产采区,降低采区各作业地点温度;同时,在泵房硐室发生火灾等灾害时,能有效防止灾害进一步扩大;另一方面,在矿井发生突水事故时,中央泵房关闭水闸门     

掘进巷道中长压短抽式通风合理压抽比实验研究

为了有效解决掘进巷道中的高粉尘体积分数问题,针对目前应用最广的长压短抽通风方式,采用相似实验的方法搭建实验模型装置,研究了长压短抽式通风中的关键参数——压抽比。研究结果表明:在低瓦斯体积分数巷道中,压抽比过小或过大都不利于粉尘的抽排,而在压抽比为1.1~1.3时,巷道前端会形成涡旋风流,减弱了粉尘扩散和沉降作用,并将粉尘有效控制在抽吸作用范围内,最大程度地被吸风风流带走。该结论在现场应用后,取得了良好效果,对长压短抽通风系统的布置具有一定的参考价值。     

深部矿井季节性通风风流与围岩换热特性

 针对矿井通风入口风流季节性差别大的现象,对不同季节通风巷道风流温变规律进行现场测试,建立巷道围岩-风流换热的数学物理模型,数值模拟通风风流与围岩的换热特性。研究结果表明,风流在煤巷中流动过程中不断与围岩进行热交换,进而导致风流温度不断升高,但在工作面段风流升温缓慢,数值计算结果与实测结果相吻合。不同季节通风巷道内风流升温效果差别明显,入口风流温度越低,风流在巷道内流动相同距离时,温度越低,但温升越大。     

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。     

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。     

抽出式矿井风机静压影响因素及测算方法探讨

基于郑州煤电股份有限公司米村煤矿矿井通风阻力测定及主要通风机性能测定实际,详细研究了抽出式矿井风机静压的影响因素,并探讨风机静压的正确测算方法,结果发现风机静压受测压处风流扰动、测压探头安装位置及井下通风系统变化的影响,得出了风机静压正确测算方法,为风机房负压管理和优化提供了重要依据。     

粒子系统算法在矿井巷道风流三维可视化中的应用

基于粒子系统算法,采用科学可视化技术,研究了矿井巷道风流三维可视化的若干关键问题,实现了巷道内风流方向、风流性质、风流速度和风流大小等方面的逼真显示和实时交互查询,对提高矿井通风管理水平起到了一定的促进作用。     

矿井风流温湿度预测方法及应用

针对煤矿开采中井下温湿度的预测和控制问题,设计了单一巷道风流温湿度的计算模型,对矿井不同用途及不同使用年数巷道进行实测和模拟计算,验证了计算模型的计算精度和在通风网络中应用的可行性,结果表明:各种巷道的计算结果和实测值基本一致,说明基于单一巷道的理论计算式适用于通风网络中的温度湿度预测计算;非均匀巷道的风流温度湿度可利用均匀潮湿模型进行计算.     

矿井热害治理协同地热开采相似模拟实验研究

基于相似理论,应用方程分析法推导出矿井热害治理协同地热开采相似模拟所需满足的相似准则,得出缩尺模型与原模型之间各参数相似比尺。利用COMSOL数值软件建立2种尺寸模型分别求解,验证建立的相似准则准确性。按1:100的几何缩尺比例搭建相似模拟实验系统,该系统包括巷道通风系统、地热开采系统和监测系统,用于研究矿井岩层地热开采过程中采热流体流动传热规律以及地热开采对通风巷道热环境的作用机制。研究结果表明：岩层注水采热过程中逐渐降低巷道围岩温度,减小巷道内风流升温幅度。当岩层注水54 min时,巷道内风流升温幅度比不注水时降低1.5℃。采热井负压抽水采热促进岩层内热传递,使岩层降温区域加速扩大。注入井注水采热对巷道风流温度的影响可以分为通风换热、围岩快速冷却、风流温度稳定3个阶段。