采空区瓦斯源位置对高位抽采的影响及优化措施研究

为提高高抽巷对采空区下部涌出瓦斯的治理效果,基于流体动力学、传质传热学理论,结合采场覆岩裂隙演化规律,构建三维多场耦合解算模型。运用Fluent软件分别模拟了采空区顶板、底板及整体涌出时的瓦斯运移积聚特征,并对高抽巷抽采和上隅角瓦斯浓度进行了量化对比分析。结果表明,顶板瓦斯涌出时,高浓度瓦斯积聚于采空区上部,主要靠分子扩散和机械弥散与下部漏风混合;采空区整体及底板瓦斯涌出时,"瓦斯-风流"的主要混合方式向对流扩散转变,采空区上部积聚瓦斯浓度降低,更多瓦斯随下部漏风涌向上隅角,高抽巷抽采浓度和上隅角瓦斯控制能力下降;此时,通过隅角封堵控制漏风,能够大幅提高抽采效率,在较低抽采流量条件下实现上隅角瓦斯治理。     

大直径深孔爆破采场破顶层安全厚度研究

为了研究大直径深孔爆破采场破顶层厚度不舍理带来的安全生产问题,以凡口矿某采场为例,通过第一强度理论计算出破顶层安全厚度初始值为6.95 m;然后综合运用Surpac与FLAC3D构建采场数值模型,并对采场回采过程中不同破顶层厚度进行优化模拟,分析并揭示了采场回采过程中围岩的力学状态,确定了采场的破顶层安全厚度为7 m。根据理论计算及数值优化结果,结舍现场工程应用,验证了理论分析与数值模拟结论的合理性,可以为其它大直径深孔爆破采场破顶层安全厚度研究提供借鉴。     

基于概率积分法和数值模拟的采空塌陷区对高速公路影响的预测

利用采煤引起的开采沉陷研究理论和概率积分法,以及ADINA三维模型的建立,结合已有采空区沉陷理论及经验公式和数值模拟对其进行综合分析,并选取合理的计算参数和建立基本数学模型.结果表明,概率积分法和数值模拟的综合分析能够比较准确预计煤层采动覆岩的剩余变形量,对于未来进行灾害的预测和采空塌陷区上高速公路的建设具有重要的意义.     

下保护层开采覆岩裂隙演化规律模拟试验

以寺河二号井为试验矿井,采用相似模拟和数值模拟实验对下保护层开采后覆岩裂隙演化规律进行研究,结果表明:下保护层开采后覆岩冒落带发育高度为4m,裂隙带发育高度为26m;工作面回采过程中,覆岩破坏呈倒置的梯形演化,覆岩离层裂隙向前与向上同时渐进式演进;覆岩离层裂隙主要经历了形成、扩展、闭合三个过程,随着工作面的逐步推进,中部采动裂隙被上覆岩层压实,而受煤柱支承作用,近煤壁区域裂隙数量仍然非常大;下保护层开采后上覆岩层采动裂隙以高角度、中宽度为主,裂隙数量随着覆岩高度的增加而逐渐减少;下保护层开采后裂隙带分布呈两边高中部低的"马鞍形"。     

偏W工作面采空区氧气、甲烷气体组分的分布规律探究

为了得到采空区内部气体组分的分布规律,基于气体浓度场数值模拟的理论基础,运用CFD仿真方法,对固定风量下段王矿偏W型工作面采空区内部浓度场的分布进行建模和仿真。然后,对比现场实测数据与仿真结果,发现二者在变化趋势上是一致的,验证了模型的合理性。在此基础上,对采空区内部气体组分的分布规律进行探究,获得CH_4和O_2的浓度分布规律,为作业环境中瓦斯与自然灾害的防治提供依据和指导。     

不同长度工作面采空区瓦斯分布的数值模拟研究

煤矿回采工作面采空区漏风对采空瓦斯分布及采空区自燃发火有着重要的影响。本文对U型通风下不同长度工作面的采空区流场进行了数值模拟。回采工作面长度由100 m依次增加10 m至240 m,并且针对每一长度的回采工作面建立了对应的采空区三维物理模型,运用计算流体力学的方法对不同长度回采工作面采空区的流场进行了数值模拟。结果表明,随着工作面长度的增加,采空区进风侧瓦斯爆炸危险区域的宽度变化幅度较小;采空区中部瓦斯爆炸危险区域的宽度随着工作面长度的增加先增大后减小;随着工作面长度的增加,采空区进风侧和采空区中部瓦斯爆炸危险区域的起始位置均出现向采空区深部移动的趋势。     

金属矿留矿法采场顶板力学模型及蠕变损伤断裂分析

为了分析金属矿留矿采矿法采场顶板允许暴露的极限宽度,以及顶板岩石在蠕变损伤作用下的稳定时间,运用薄板理论和弹塑性理论,对采场顶板断裂失稳过程建立由四边固支向四边简支演化的力学分析模型,推导出两个阶段顶板允许暴露的极限宽度的计算公式,然后基于蠕变损伤理论分析上述两个阶段顶板各自的稳定时间,并推导出相应的表达式。将理论推导结果应用于工程实践,在给定的参数下(顶板厚度h、长度2a、自重应力q、泊松比μ、岩石抗拉强度σ_t、岩体抗拉强度σ_s、岩石材料参数n和C),即可计算出采场顶板允许暴露的极限宽度及其稳定时间。结果表明,所推导出的计算公式计算简便,与现场实际相吻合,具有良好的适用性。     

“三软”大倾角厚煤层大采高综采工作面应力分布规律研究

结合神火集团泉店煤矿14050工作面地质信息,通过FLAC3d数值模拟研究"三软"大倾角大采高工作面的覆岩结构运动及破坏规律,分析工作面倾角、采高对工作面顶板内应力分布规律的影响,从而归纳总结"三软"大倾角厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律,为后续工作面的设计布置、巷道推进速度、支架参数确定及支护效果奠定基础,同时也为同类型煤矿提供借鉴。     

闭式离心压缩机几何建模对数值预测结果的影响

实验测试了一台闭式离心压缩机的整体性能,采用部件叠加的方法构造了不同的压缩机数值模型,研究了闭式离心压缩机堵塞流量及数值预测准确性的影响因素,提出并验证了采用等效叶片厚度替代叶片端壁圆角的压缩机结构修正方法.本研究的主要目的在于评估各种细微几何结构和简化处理对具有闭式叶轮的离心压缩机总体性能的影响,以此归纳出针对闭式离心压缩机合理的数值模拟策略.实验测得压缩机峰值等熵效率为80.28%,经等效叶片厚度修正后压缩机数值模拟所得等熵效率峰值为82.02%.研究结果表明轮盖间隙及其密封、叶片端壁圆角以及叶片加工误差是影响闭式离心压缩机性能的3个主要几何结构因素.闭式叶轮轮盖间隙泄漏流减小了叶轮的有效喉部面积,使堵塞流量减小,流道中部流体加速,叶轮扩压能力下降;一定的背压下,闭式叶轮的堵塞流量随叶片相对厚度的增加呈线性关系减小.在数值模拟时,采用等效叶片厚度修正闭式压缩机端壁圆角,可以使压缩机在保持小流量工况性能基本不变的同时,提高大流量工况的数值模拟准确性.     

基于有限差分的直接顶稳定性影响因素的数值模拟分析

基于有限差分计算方法,利用flac2d有限差分数值模拟软件,在不考虑节理间距的情况下对不同结构参数和不同力学参数的直接顶垮落过程进行数值模拟;分析直接顶力学参教、结构参数与直接顶稳定性的数值关系;并得出了直接顶的力学参数和结构参数对直接顶稳定性的影响结果,为制定岩层控制措施,支架选型及支护参数以及直接顶的稳定性分类提供一定的理论依据.     

高速侵彻弹体熔化质量侵蚀的数值模拟研究

将质点映射算法嵌入自主开发的MMIC-2D欧拉型爆炸与冲击问题数值模拟程序中,并在计算程序中加入基于熔化热熔融理论的质量侵蚀模型.利用该程序对弹体高速侵彻混凝土靶板问题进行了数值模拟研究,将数值模拟结果与相关实验数据进行了对比,并对侵彻速度、弹体头部系数等影响侵彻性能和弹体质量侵蚀的相关因素进行了分析.     

基于Fluent采空区瓦斯抽采仿真模拟在寺河矿的应用研究

为了提高晋煤寺河矿采空区瓦斯抽采效率低的现状,结合寺河矿采空区瓦斯抽采模式,通过分析寺河矿煤层特性,采空区抽采方法,建立瓦斯抽采模型,应用仿真模拟软件对不同瓦斯抽采方案的瓦斯运移规律进行仿真模拟,对模拟结果进行对比分析最后制定和改善了具体的采空区瓦斯抽采实施方案。     

基于均匀试验设计的隔离墙防治采空区自燃技术研究

为了明确隔离墙防治采空区自燃的效果及影响因素,优化其现场应用的工艺参数,并提高隔离墙防治采空区自燃的效率。基于均匀设计原理,利用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟,得到隔离墙的间距、长度、道数不同时所对应的采空区氧化带的具体位置;使用SPSS软件进行逐步回归,分析了氧化带宽度、氧化带始、终位置与隔离墙的间距、长度和道数三个参数之间的关系。结果表明,隔离墙的三个参数对采空区氧化带范围有显著影响,并建立了氧化带宽度、始、终位置与隔离墙三个参数之间的非线性综合方程,能有效指导采空区自燃防治工作。     

某铅锌矿垮塌区隐患资源回采顺序数值优化

结合某铅锌矿矿山垮塌区开采技术条件复杂的工程实际,基于高效安全回采矿石的思想,提出了4种可行的回采方案。运用MIDAS/GTS有限元软件,构建了垮塌区复杂开采条件下的三维数值模型,并采用FLAC3D数值模拟软件对垮塌区的失稳垮塌进行了数值模拟分析,确定垮塌区的影响范围和科学经济的回采顺序,为安全高效地回采矿石提供技术支持。研究表明:0#空区的失稳垮塌影响了5个采场的安全开采;优化后的回采顺序为先确保充填体质量,再由两边向中间开采。     

大气污染优化控制理论的一些新进展

本文介绍了国内学者的最新研究成果，包括了大气污染优化控制理论在以下几个具体应用领域的进展：(1)工业污染源的优化布局。应用伴随方法计算目标函数的梯度以求解优化问题，给出了理论框架。进行了数值试验。(2)短期空气质量的动态控制。应用实际气象数据和污染源数据进行了优化控制数值模拟。(3)化学风险的预先评价与控制。应用伴随方法，对运动化学源进行风险评价。规划最佳运输路线；针对禁止化学武器公约中处理日本二战期间遗弃化学武器的有关问题。妥善选择化武销毁工厂的地址。以上优化控制问题，以气象预报模式和大气污染预报模式为基础，而以伴随方法和最优化算法为求解途径，数值试验表明理论的正确性和方法的高效率。新发展的理论和方法与数值模式和观测技术紧密结合，并且顺应了计算机速度和容量高速增长的趋势。从而具有广阔的应用前景。     

注塑成型模拟理论与数值算法发展综述

注塑成型数值模拟近20年取得了长足的发展,应用日益广泛,也面临模拟结果不准确、新方法与商业软件集成困难、微观机理考虑不足等问题与挑战.本文系统回顾注塑成型理论模型的发展历程和各阶段主要成果,简要介绍多尺度模拟方法,分析材料本构模型的特点及适用范围,阐明结晶对状态方程、本构模型的影响,评价求解注塑成型问题的数值方法的特点,指出黏性、黏弹性方法的差异,分析流动前沿追踪方法的优点与缺点,介绍一些特殊物理现象如喷泉流效应的模拟方法,以及充填流动的无网格法.基于现有理论、算法的分析与评价,结合塑料加工行业的实际需求,指出了注塑成型模拟的发展趋势和亟需解决的问题.     

竖直壁面敷设多孔层强化膜状凝结传热的分析

基于多孔介质的弥散特性,建立了坚直壁面上利用多孔层强化膜状凝结传热的物理数学模型,通过数值模拟研究了多孔层厚度,有效导热系数的影响考究了多孔层强化凝结传的特性。孔层厚     

百叶窗式翅片散热器的数值模拟和实验研究

先对百叶窗式翅片散热器进行了理论计算;然后对其物理模型进行合理的简化处理,利用ANSYS软件,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了散热器的散热过程;最后进行了试验研究。试验测试和理论计算、数值模拟三者数据基本吻合,说明数值模拟方法能真实反映百叶窗式翅片散热器的传热特性,为散热器的设计和改进提供理论依据。     

高混凝土坝气幕隔震控制的模拟分析理论与试验验证

针对高坝动力灾变过程控制这一核心科学问题,首次提出高坝气幕隔震控制的液-气-固三相耦合建模理论和数值实现方法,给出三相强耦合-热力学状态-材料-接触/非接触双重非线性的复杂动力学问题的理论描述和气幕隔震高坝工程的动力灾变关键效应的全过程数值模拟;给出刚性坝-平面波简化情况的解析解.完成了高305m锦屏拱坝的地震灾变过程控制与非控制的对比模拟,结果与振动台实验相互印证,基本相符.提出整体式气室和变厚度优化气幕,发展了高坝控制优化方法.首次完成大型振动台拱坝隔震的模型实验并满足基本动力相似准则,实验数据合理可信,并与模型坝的动力模拟结果基本符合,为模拟理论方法提供了实验验证.数值模型与物理模型相结合的试验表明,动水压力削减可达70%以上,坝体第一/第三主应力峰值降低20%～30%以上,有效地提高了高坝工程的整体抗震能力,表明气幕减震是高混凝土坝防震控制的优先发展方向.     

用于采空区稳定性分析的FOA-GRNN模型研究及其应用

为了更合理有效地分析采空区稳定性问题,引入一种新型的全局寻优智能算法(果蝇算法)对广义回归神经网络进行优化,构建采空区稳定性分析模型(FOA-GRNN模型)。对影响采空区稳定性的样本进行归一化处理,将标准化后的数据代入模型程序中,建立了由9个影响因素组成的采空区稳定性分析模型,研究结果表明:采空区稳定性主要影响因素权重为:矿柱面积比RQD值矿柱高宽比岩石的质量指标;所建分析模型收敛速度快。并以某金属矿山采空区为例进行稳定性分析实际应用:采空区原始数据进行归一化处理后并输入所建立的FOAGRNN模型中,对照分级标准,得出结果:采空区不稳定,分析结果与实际情况相符,具有实用价值。