深部矿井岩层地热能协同开采治理热害数值模拟

提出矿井岩层地热开采方法,并通过建立矿井岩层地热能协同开采多物理场耦合模型分析岩层地热开采的采热性能以及地热开采对井巷的降温效果.研究结果表明:尽管矿井长时间通风可以使巷道内温度降低,但降温缓慢,降温幅度有限;采矿层下方的岩层注水采热后,巷道围岩温度快速降低,巷道内风流温度显著下降;冷质注入岩层降低巷道进风端温度后,巷...     

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。     

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.     

矿内空气非定常流动数值模拟分析

建立井巷内空气非定常流动能量方程和通风网络中非定常流的数学模型。根据该模型可以模拟出矿井通风系统内非稳态下任意时刻、任意位置的风压和通过风量。分析了由进风井提升容器升降、矿车运行等扰动源引起风流脉动时巷道空气压力和风量变化规律。在扰动源有规律地扰动过程中，所引起的巷道空气压力和风量变化可视为周期振荡。     

三维物理模型在长臂采煤工作面采空区通风研究中的应用（英文）

煤矿长臂工作面采空区中的风流分布对危险区域识别起到重要作用,并且受到上覆岩层垮落效果和井下通风方式影响巨大。为了探究U型通风工作面采空区中风流分布,在相似比为1∶300的物理模型中开展了实验研究。该物理模型主要由4部分组成:开采系统、由相似模拟材料堆砌的上覆岩层、通风系统和数据采集系统。随着模型开采和上覆岩层垮落,在采空区形成后引入示踪气体。通过预埋的监测管路测试模型中示踪气体在各点的浓度,从而得到示踪气体浓度分布图。该实验平台和研究方法通过相似材料和模拟开采系统可以获取较为合理的物理上覆岩层和长臂采空区模型。通过示踪气体手段可以得到可视化的采空区风流分布。通过改变通风方式,该系统可应用于针对其他不同通风条件下采空区风流状况研究。     

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.     

浅析矿井通风的阻力及应对措施

论述了煤矿矿井内通风的阻力因素,从降低通风阻力和充分利用巷道扩修和优化通风系统等角度论述了矿井通风节能措施。     

煤矿井下热害分析与风流温度预测

针对矿井热害问题,在统计国内外矿井产生热害原因的基础之上,分析得到风流与围岩热交换及风流压缩放热是大多数矿井产生高温的主要因素.通过对巷道围岩温度场的解析和干燥巷道风温的预测,进一步指出了井下风流温度的分布规律,从而为制定矿井降温措施提供可靠的理论依据及必要的基础资料.     

利用FLUENT研究矿井干燥巷道围岩对风流传热

为研究围岩对风流温度的影响,分析了围岩调热圈形成的各时期及影响调热圈的因素,利用FLUENT对干燥巷道风流受围岩传热的影响进行模拟.研究结果表明:巷道内风流速度相对较小时,围岩对风流温度的影响就相对明显;随着风流距离入风端距离的增加,风流温度的变化与巷道围岩调热圈半径变化相关;风流温度在变化过程中分为3个阶段:初期阶段,缓步阶段与稳定阶段;在巷道风流温度变化的各阶段中初期阶段所占长度比例为77.2%,缓步阶段所占长度比例为11.55%,稳定阶段所占长度比例为11.25%.     

深井高温工作面的围岩散热效应研究

深井工作面高温热害严重影响着煤矿的安全生产,而围岩散热是高温热害的主要热源体。为了探索高温围岩散热对巷道内通风风流温度的影响规律,以淮南矿业集团某高温工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟方法对工作面及两侧巷道内风流的温度场分布规律进行了研究,并与现场实测结果进行了对比分析。结果表明:1)随着巷道走向的延伸,巷道内风流的温度以e指数的形式呈增高趋势,巷道越长,在其末端风流温度越接近巷道围岩温度;2)在工作面与运输巷和轨道巷相交区域,由于风流涡旋效应,该区域风流热量不易散出,形成风流温度场与速度场的异常区域,也是回采工作面高温热害治理的关键区域。     

基于三维GIS的矿井通风信息系统

为了实现矿井通风管理的信息化和自动化,基于三维地理信息系统(GIS)技术,构建了矿井通风系统图的三维数据模型和几何模型,利用OpenGL中的拾取机,以ADO作为数据库引擎,开发了三维GIS矿井通风信息系统,实现了矿井通风系统的三维可视化建模和风流模拟,并可对巷道属性和通风属性进行动态交互式查询.系统的开发对提高矿井通风的管理效率具有很大的作用,增强矿井生产的安全性,提高煤矿生产的经济效益,具有较强的应用前景.     

缓倾斜煤层群上行开采的研究

本文在相似材料模拟实验,有限元计算和生产实践基础上,研究了缓倾斜煤层群上行开采岩层运动发展规律和支承压力分布规律,通过分析和比较得出:上行开采的岩层运动特征和支承压力分布特征对采场围岩的平衡和稳定、顶板管理和控制、巷道布置和维护、支架——围岩关系、工作面和巷道保护都极为有利;是一种既安全又经济的开采方法。     

热害矿井气流与围岩热交换的数值模拟

为了研究热害矿井中的气流与围岩热交换问题,基于热力学理论建立了气流与围岩热交换的数学模型,并采用METLAB对数学模型进行求解。计算和实验对比结果表明,在通常情况下闹岩中温度场和温度矢量的分布是对称的,气流速度会明显影响温度的分布．但不会改变温度场的对称分布状态。巷道的温度会随着气流速度的增加而降低,但并没有急剧减小,因此风速的确定应与矿井通风相结合。     

冀中坳陷雄县地热开采区地热资源的成因机制

雄县地热开采区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一,蕴藏着丰富的中低温地热资源。但是随着开采强度的增加,研究地热田的成因机制显得日益重要,是后期地热田资源评价工作和布置地热开采方案的重要依据。在结合前人研究成果的基础上,应用环境同位素研究地热储层流体的补给来源和热水年龄,并结合地热流体的水化学特征,初步分析了各热储层之间的联系程度和径流关系。研究表明,雄县的地热流体主要来自古大气降水,大部分是在长期的径流过程中由地热升温形成。雄县地热流体的年龄为31～36 ka。在自然条件下,新近纪地热流体与上层含水层之间的水力联系较弱,不同时期热储的地热流体之间的水力联系也较弱。通过分析雄县地热开采区地热地质构造背景、热储特征及地热形成机理,建立了热储的三维地质模型和数学数值模型,对区域内地热资源的开采和回灌进行了水热耦合模拟,计算结果与热储温度测量数据和抽水试验数据拟合较好,在得到验证模型的基础上,通过在研究区内合理井距和采灌量的最优设计,评价了研究区的地热资源储量。当开采量为120 m³/h、井距为450 m时,满足100 a内开采井水温下降小于2℃的评价标准下,年可开...     

矿井通风网络风流最优控制的数学模型

本文运用系统工程原理,建立了矿井通风网络风流最优控制的规划模型,该模型能求解任何复杂矿井通风网络的风流控制问题。     

基于机器学习的地热采灌方案优化方法

为了解决基于数值模拟的优化方法,通常需要大量模拟计算的问题,在比较不同机器学习方法的预测性能后,建立了基于多层感知机的代理模型,以降低计算成本,然后将其与遗传算法相结合,提出了非均质地热储层中地热对井系统采灌方案优化方法。通过地热田对井系统的案例研究,证明了所开发的采灌方案优化方法的合理性和有效性。结果表明,基于代理模型的采灌方案优化方法能以更低的计算成本,准确地找到给定开采井位置时最优的回灌井位置、采灌量和尾水温度。     

多机并联增阻空气幕的现场应用

采用现场试验的方法，在安徽省某铜矿对多机并联空气幕的增阻作用进行现场试验研究。研究结果表明：在-400m和-580m主井有轨电机车运输石门的同一断面、巷道两侧的硐室，采用双机并联空气幕，对主井风流起有效的调节作用；在温度为-4～1℃时，空气幕能有效减少主井的进风量，空气幕全开时，阻风率达到48．00％；在温度为-1～1℃时，开单侧时阻风率达到32．79％；在冬季结冰季节，只要运转空气幕，就可防止主井的结冻，确保主井提升的安全，同时可降低石门内风速，减少二次扬尘污染；此外，空气幕安装在巷道的硐室内，能在有行人和电机车运行的大压差巷道内控制风流。     

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。     

矿井通风系统改造浅析

马口煤矿木代井原矿井通风系统由于通风能力不足、通风系统不合理,严重影响了矿井的安全生产.为提高矿井通风能力,形成科学合理的通风系统,对木代井通风系统进行技术改造,降低通风阻力,合理优化通风系统,促进安全生产,提高经济效益.