掘进巷道油型气扩散规律数值模拟

根据掘进巷道风流流场特点,应用计算流体力学(CFD)软件ANSYS的Realizable k-ε双方程模型模拟了掘进工作面的油型气与风流质量混合过程。探讨了掘进工作面风流流场和油型气的主要成分CH4浓度分布规律,对比了油型气在掘进巷道底板不同位置涌出的扩散规律。研究表明,涌出点在涡流内部区域时,油型气与巷道风流混合得更充分;涌出点距掘进头一定距离之后,油型气涌出后随风流方向运动,且巷道顶部浓度较高;涌出源为垂直于掘进方向的裂隙时,油型气扩散后CH4浓度在高度上的浓度差较小,裂隙平行于掘进方向时,高度上的浓度差较大。     

掘进工作面风流流场和瓦斯分布数值模拟分析

为了准确掌握掘进工作面涌出瓦斯的分布状况和瓦斯积聚的规律,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对局部通风掘进工作面的风流流场进行了数值模拟,建立了用于工作面流场模拟的几何模型,确定了通风流场的数学模型,并与试验结果相对比验证了模拟结果的准确性。研究表明:使用RNG k-ε双方程湍流模型对工作面的流场进行模拟,能够得到比较可靠的流场,在此基础上采用瓦斯源对局部通风掘进工作面的瓦斯分布进行了数值模拟,风筒布置于巷道顶部时瓦斯主要积聚于巷道两帮下部,回风瓦斯浓度模拟结果与理论计算值一致。     

独头掘进巷道排柴油机尾气通风参数的数值模拟优化研究

为了分析地下无轨独头掘进巷道内柴油机尾气的迁移规律,以衢州某地下工程大断面独头掘进巷道为对象。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法模拟了压入式通风方式以及不同柴油机负荷率情况下,巷道内柴油尾气浓度随风筒出口距掘进面距离和安装高度的关系。获得的结论为:在两种柴油机负荷率下,压入式的风筒距工作面的距离为13~15 m,距地面3 m时,排柴油机尾气效果最好;固定风筒距地面高度3 m,随着风筒距工作面的距离增加,在独头掘进巷道内柴油机尾气平均质量浓度先减少后增加。     

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。     

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。     

局部通风机变频技术的应用

在井巷掘进时,通风机自动调速装置以确保掘进工作面有充足的新鲜风流和瓦斯浓度不超过规定的安全值为条件,控制局扇调速运转,依需供风,使局扇节能经济运行。而在掘进工作面瓦斯异常涌出或因局扇故障停风等种种原因造成工作面瓦斯积聚超限时,该装置又以确保合风流处瓦斯浓度不超规定安全值进行自动控制,安全、可靠排放超限瓦斯。在采煤工作面上隅角瓦斯超限时使用该装置控制专用抽风机实现限量抽排。     

巷道掘进中通风—瓦斯—供电联控技术研究

针对霍州煤电有限责任公司店坪煤矿掘进巷道过程中瓦斯涌出的不均衡性,提出了通风—瓦斯—供电联控技术,即掘进工作面通风量根据瓦斯浓度的变化而变化,实现对掘进工作面瓦斯涌出的不间断控制,最终保证掘进工作面的安全生产。     

边掘边抽在掘进工作面的应用试验和效果分析

在高瓦斯矿井中,煤巷综掘工作面受采动影响,煤层中的瓦斯比较集中的释放到掘进工作面巷道内,造成回风瓦斯超限,采用两帮迈步式钻场实施边掘边抽,将钻孔布置在巷道两帮煤体裂隙带与实体煤层的交界面内,进行瓦斯抽采,既能够对前方煤层内的瓦斯进行预抽采,同时在巷道掘进过后,形成负压条带,实施＂区域隔离＂,拦截由煤体向巷道涌出的瓦斯,从而控制掘进过程中回风流的瓦斯含量,保证了安全快速掘进,取得了较好的成功经验。     

复杂地质条件下的岩巷掘进瓦斯综合治理探讨

通过加强地质调查和普通地质钻孔探测,结合物探的瞬变电磁法和直流电法进行探测结果综合分析,有效地控制了断层和煤岩层赋存情况;利用前探钻孔对巷道上覆A组1煤层瓦斯压力和瓦斯含量以及施工前方瓦斯涌出量和瓦斯压力进行测定,有力保障了安全生产,指导了施工工艺的应用;采用双局扇和双路风筒向工作面通风确保了正在掘进的工作面的供风满足安全生产需要,消除了因瓦斯涌出量的变大对安全生产的影响;掘进生产过程中的通过加强现场瓦斯管理,有效地杜绝了掘进过程中因施工管理原因而造成的瓦斯超限事故。     

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.     

松软突出煤层掘进工作面防突技术

松软煤层巷道掘进防突技术是防治煤与瓦斯突出的重点和难点,以西山煤电屯兰矿南5#采区12507皮带顺槽掘进工作为工程背景,采用定向长钻孔与底板穿层相结合的方法掩护松软煤层巷道掘进。结果表明,经有效抽采后,煤层残余瓦斯含量均降至8m3/t以下,掘进期间回风流瓦斯浓度保持在0.3%,消突效果显著,有效地解决了松软煤层煤巷掘进工作面瓦斯涌出量大的问题。     

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。     

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。     

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;     

巷道风流中瓦斯逆流现象的数值模拟

根据计算流体动力学理论,研究巷道在不同风速、不同倾角下的瓦斯逆流现象;分析巷道风流中瓦斯逆流区的长度、浓度分布以及瓦斯层厚度的变化;得出倾斜巷道中瓦斯逆流的一般规律.结果表明:在下行通风风速较小的情况下,当瓦斯从顶板涌出时,巷道中将出现明显的瓦斯逆流现象;在发生瓦斯逆流时,风速越高,瓦斯逆流的区域越小,瓦斯层的厚度越薄、长度越短;下行通风有利于空气和瓦斯的混合,且倾角越大,瓦斯与空气混合的能力越强,顶板逆流瓦斯层的范围越小.     

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。     

低透气煤层地质构造带瓦斯预抽技术

在瓦斯富集煤层及受火成岩侵入、断层、褶曲、古河流冲刷等地质构造带煤、岩巷道掘进过程中,由于受掘进影响,在工作面顶板及两帮形成压力松动裂隙圈,当掘进工作面接近煤、岩层地质构造带附近瓦斯积聚区域时,呈高压状态积聚的瓦斯、水会通过工作面及两帮松动的裂隙短时间内大量涌出,造成掘进工作面瓦斯超限,严重时可能造成瓦斯爆炸事故,大隆矿根据多年的实践经验,针对预防掘进工作面掘进过程中瓦斯、水异常涌出隐患,采取在掘进工作面施工超前瓦斯、水探放钻孔;瓦斯抽放钻孔并与瓦斯抽放管路连接进行抽放等方法,有效的预防了掘进期间瓦斯异常涌出。     

芦河煤业矿井实际风量核算与通风阻力分析

在我国煤矿发生重大瓦斯爆炸事故的案例中,与通风能力不足造成瓦斯超限、积聚有着直接的关系。山西兰花集团芦河煤业为高瓦斯突出矿井,当矿井在建设和生产中,接近或揭露煤层后,掘进和采煤过程中,将受到瓦斯涌出的影响,其影响严重程度依次为采煤、掘进和煤层巷道,因此,采取的措施主要是在巷道布置及通风方面。为保证矿井在生产中稳产、高产,满足各作业地点有足够的风量,并使巷道内有合适的风速,防止生产过程中瓦斯浓度超限,该文探讨芦河煤业在煤矿生产中,如何在安全、经济的原则下,合理确定矿井所需风量,并进行通风阻力分析。     

基于FLUENT的大倾角综放面通风降尘系统

针对大倾角综放工作面倾角大、风流运动多变导致通风系统复杂、最优排尘风速难确定等问题,基于气固两相流动理论,建立大倾角综放工作面仿真模型.通过FLUENT软件进行数值模拟,研究了不同通风方式下综放工作面风流运动规律和粉尘分布、上行通风与下行通风的降尘机理及大倾角综放工作面的最优排尘风速.结果表明:上行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为1200~1600mg/m3;下行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为460~600mg/m3.下行通风方式更加适用于大倾角综放工作面.最优排尘风速为25~28m/s,入口风速不宜超过30m/s.对比工作面现场实测粉尘质量浓度与数值模拟分析可知,二者结果较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性.研究结果可为大倾角综放工作面采取有针对性的防尘措施提供理论指导.