下沟矿瓦斯抽采系统仿真模拟及优化分析

针对煤矿瓦斯抽采系统现场中经常遇到的钻孔抽采负压低、抽采流量小、管路漏气等问题,应用图论理论和流体力学理论,结合下沟矿实例建立瓦斯抽采解算数学物理模型,使用Cross算法数值模拟出瓦斯抽采参数.通过瓦斯抽放工现场实测参数与模拟参数对照,推断现场瓦斯抽采系统问题源位置,为进一步的抽采系统优化提供依据.研究结果表明:钻场平均抽采量0.059 4 m~3/s,上隅角平均抽采量0.215 8 m~3/s,26~#~30~#钻场阻力较大,实测与模拟结果基本吻合,仿真结果可靠.     

高位钻孔瓦斯抽采参数测评与优化研究

瓦斯抽采是从根本上治理煤矿瓦斯灾害的主要手段,由于其高效和安全的特性,高位钻场瓦斯抽采模式在现场应用日益广泛,但对于抽采参数的测评和优化却没有统一标准。本文分析了采煤工作面围岩裂隙场的分布特性与瓦斯抽采设计参数的相互关系,以现场高位钻孔瓦斯抽采实测数据为基础,采用四种方法对设计参数和抽采效果进行关联性分析,结果表明钻孔垂距、钻孔平距和钻场间距是影响瓦斯抽采效果的主要参数,在其优化区间内,瓦斯抽采效果会大幅度提高。论文研究结果对优化瓦斯抽采设计、保障采煤工作面安全生产具有一定参考意义。     

瓦斯管路漏气点检测的试验研究

瓦斯管路漏气即影响瓦斯的抽采效果,也会影响瓦斯利用。然而井下环境复杂,瓦斯管路漏气点很难发现。本文分别介绍"排气法"和"压差法"对井下瓦斯管路检查漏气点,并测定漏气流量。通过理论推导和井下试验来证明了"压差法"检测瓦斯管路漏气点的可行性。研究了瓦斯管路抽采负压、表面粗糙度、人为因素对"压差法"精度的影响,并得出"压差法"的误差精度为0.002 m3/min。研究结果对负压管路的气体运输同样具有指导意义。     

复合射孔技术提高瓦斯抽采率原理研究

针对低透气性煤层瓦斯抽采效果不明显、抽采率低的问题,提出采用目前已在油气开采勘探中成熟应用的射孔技术来增大煤层孔隙率,提高瓦斯抽采效果。从原理上分析射孔技术应用于瓦斯抽采、提高瓦斯抽采率的可行性,为下一步全面开展射孔技术进行现场试验和理论分析提供依据。     

东瑞煤业开采层瓦斯抽放方法研究

在对东瑞煤业瓦斯抽放必要性和可行性分析的基础上,确定了以开采层预抽为主的瓦斯抽放方法及其参数,并对瓦斯抽采管路进行了敷设,对抽采设备进行了选型和布置,为东瑞煤业瓦斯资源的抽放和综合利用提供了指导,具有重要的工程意义。     

顺层钻孔瓦斯抽采漏气影响因素研究

顺层钻孔瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的主要技术措施,其中钻孔封孔质量是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。基于抽采钻孔漏气量计算数学模型,分析了封孔长度和抽采负压对钻孔漏气量的影响。现场试验和数值模拟表明,增加顺层钻孔的封孔长度能够有效减少钻孔漏气量,最佳封孔长度为8~10m;提高抽采负压不能有效增加钻孔的瓦斯抽采量,反而一定程度上增加了钻孔的漏气量,并降低了抽采瓦斯浓度。研究成果为顺层钻孔提高瓦斯抽采效果提供了理论依据。     

崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果评价模型

安全高效的瓦斯抽采效果评价对于矿井瓦斯抽采有着至关重要的作用。为评价崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果,通过资料收集,建立崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果评价指标体系。其中一级指标包括煤层、工作面、瓦斯抽采系统等5项指标。二级指标包括高位钻孔法、定向长钻孔法和上隅角插管法3项指标。运用层次分析法计算权重,并结合模糊综合评价建立崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果评价数学模型,对崔家沟煤矿进行综合评价。结果表明:通过分析筛选崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果影响因素,建立的三级评价指标体系是合理的;在层次分析法确立权重过程中,瓦斯抽采方法所占权重最大,为0. 43,表明在崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采过程中,瓦斯抽采方法的选择十分重要,与现场实际相吻合;层次分析法和模糊综合评价相结合的评价方法可以应用于瓦斯抽采效果评价,并且评价结果良好,为我国采空区瓦斯抽采效果评价提供了新方法。     

鹤煤九矿瓦斯抽采钻孔布置数值模拟及应用

钻孔预抽煤层瓦斯是目前治理矿井瓦斯的主要措施。以瓦斯渗流理论为基础,以钻孔抽采周围流场为径向流场,建立了钻孔周围瓦斯流动数学方程;并结合鹤煤九矿3104工作面具体抽采条件,利用COMSOL Multiphysics软件对钻孔预抽煤层瓦斯在不同抽采时间、不同抽采负压和不同钻孔直径下周围瓦斯压力分布进行数值模拟。并将上述模拟结果确定的抽采钻孔布置参数在3104采煤工作面进行煤层瓦斯预抽实践;抽采后经效果检验,残余瓦斯压力、残余瓦斯含量等均与《煤矿瓦斯抽采基本指标》中的相关规定相符合,3104工作面已经消除了煤与瓦斯突出的危险性。     

潘三矿立井揭煤瓦斯抽采模拟研究

瓦斯抽采对于立井揭突出煤层起到重要的作用,准确的确定钻孔瓦斯有效抽采半径和合理的在待抽煤层中布置抽采钻场对煤层消突具有关键性作用。基于多孔介质中流体流动达西定律理论,采用COMSOL Multiphysics软件对该煤层瓦斯抽采进行了模拟。模拟结果表明,此煤层的瓦斯有效抽采半径为3m,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力逐渐的降低,但降低的速率会逐渐的减小。瓦斯抽采30天后,其残余的瓦斯压力为0.18MPa,这与现场实测的最大残余瓦斯压力0.2MPa相接近,这说明了模型的可信性,其模拟结果可为瓦斯抽采设计提供参考。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理密封深度确定

为了确定本煤层瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,进而改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,提出了瓦斯抽采钻孔合理密封深度的综合判定办法。通过理论分析钻孔周围煤体应力分布和破坏情况,并利用ZKXG30K矿用钻孔窥视仪直观确定了抽采钻孔内部情况,根据数值模拟法和现场钻屑法的实测结果,初步确定了井下工作面瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,最终结合五阳矿53105工作面现场试验应用的验证,确定了五阳矿53105工作面较理想的钻孔密封深度为14m.研究成果为本煤层瓦斯抽采钻孔高效密封提供了依据。     

地下爆炸对埋地输气管道冲击响应的数值分析

通过适当选取材料本构关系,运用非线性动力学基本理论和ALE算法,利用LSDYNA3D有限元程序,对爆炸地冲击作用下引起埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟分析。通过埋地管道在2组共10个工况下的数值计算分析,拟合了埋地管道响应(包括速度和动应力)最大值和装药量、爆心与管道中心距离之间的关系。模拟计算结果与经验公式规律十分吻合,表明采用数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管道的作用是可行的。计算方法为埋地管道在第三方破坏荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,计算结果对埋地输气管道的风险评估和防灾减灾具有重要的参考价值。     

高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型

 为准确计算某矿山高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力损失,在固-液两相流理论的基础上,综合全尾砂充填料浆管道输送阻力影响因素,通过因次分析法构建高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型。运用计算流体动力学方法（CFD）研究充填料浆体积浓度、流速、管道直径、固体混合料密度等因素对管道输送阻力的影响,得到360 组管道阻力损失值;采用最小二乘法回归计算管道输送阻力模型系数,并抽取4 组常用工况点对计算模型进行误差分析,根据回归系数显著性检验方法,得到各因素的影响程度关系。计算模型结果与泵送环管实验的误差在5%左右,能满足本矿山充填系统设计需要。     

基于EPANET的桐梓隧道反坡排水设计和分析

为提高桐梓隧道反坡排水系统管道水力计算精度,确定排水管道流速和节点水压力分布及水头损失,模拟不同类型水泵组合和排水方式,基于EPANET建立桐梓隧道反坡排水模型,通过控制管道流速和末端水压力,实现对整个排水系统的设备选型和动态模拟.结果表明:与常规计算方法相比,EPANET隧道反坡排水模型在水力计算时考虑了实际高程及局部水头损失,总水头损失计算准确度提高50％以上,设计流速与实际流速一致,并能得出管网系统动水压力分布.可见EPANET可以对不同水泵组合模拟抽水分析,为隧道反坡排水设备选型和水力计算提供参考.     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,本文利用合成电压波的思想推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程,通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响,将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息;针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况;研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。     

室外真空排水设计参数与计算

与传统重力排水系统相比,室外真空排水系统在地形复杂、地面起伏大、坡降小、地下水位高、环境要求高等特殊地区的运用中占有明显的优势.具有管道可随地形铺设、管道埋深浅、土方开挖量少、排水管道的管径小、流速大、所占空间小、无需设置检查井、无臭气向环境溢散等优点.通常室外真空排水系统工作压力为-55～-65kPa,主要用来克服真空接触阀的开启以及从用户终端到真空站传输污水的阻力,可将污水提升4.0～5.0m.室外真空排水系统在特殊地区的运用能从环保、投资方面解决传统重力排水系统的难题.通过分析室外真空排水系统的工作原理,采用理论计算与实验相结合的办法,推导和验证了室外真空排水系统的运行参数和技术条件.阐述了室外真空排水系统管网系统服务范围、管道的敷设形式、连接方式、弯曲半径和系统设计参数,并给出了计算方法,为进一步研究和应用该技术提供参考依据.     

基于GIS的排水管网规划管理系统的开发及应用

城市排水管网规划管理的GIS系统WPPMS-GIS是利用MapInfo的二次开发工具MapBasic和VisualBasic语言将MapInfo地图窗口集成到VB程序中而开发出来的应用程序。该系统将排水管网的空间数据与属性数据分别存储于MapInfo表和Access数据库中,编写程序将两者连接起来并实现预定功能。水力计算模块是WP-PMS-GIS系统的一个重要的组成部分,采用GIS环境下建立的排水管网优化设计的数学模型,主要包括排水管网的直接优化法以及排水管网和排水管网设计流量的递归算法。WPPMS-GIS在广东省佛山市镇安片区排水管网的应用实例证明其实用性,实现了预定功能。     

城市内涝风险分析模型系统开发与应用

为了全面客观评估城市排水管网的排水能力、预防城市内涝灾害的发生,基于EPA SWMM 与 ArcEngine,结合等流时线法与水量平衡原理,开发了城市内涝风险分析模型系统(USRAMS)。阐述了USRAMS的原理与功能,说明了利用USRAMS进行管网排水能力评估与内涝风险分析的方法,并验证了USRAMS的适用性;对沧州市进行了现状管网排水能力评估和城市内涝风险分析,以主题图的形式准确直观地表达了瓶颈管段位置以及城市内涝风险的分布情况。实例证明,USRAMS地表产汇流模块只需径流系数与汇水时间2个参数,较好地适应了中国当前情况,二维地表淹水模拟采用水量平衡原理,计算稳定、快速,其模型结果可为城市内涝防治与雨水管网系统的规划改造提供一定参考。     

埋地输气管道腐蚀故障树模糊分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素。对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析,建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树,结合管道腐蚀破坏机理和故障树模糊分析原理,分析导致管道腐蚀产生的因素,得到模糊故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素。通过算例分析表明该方法具有较大的灵活性和适应性,更加符合工程实际,是对传统故障树分析方法的进一步完善。     

埋地天然气管道泄漏量计算与分析

为计算埋地天然气管道泄漏量,获得合理的埋地管道泄漏计算模型与埋地管道土中天然气吸收量,通过分析燃气管道泄漏的模型划分标准,建立等温与等熵模型计算小孔泄漏量。结合天然气管线泄漏强度的实验数据进行对比分析,得出了等熵与等温模型分别为实际小孔泄漏量的上下限;利用菲克定律推导埋地管道泄漏扩散浓度方程,并分析扩散范围,结合工程实例对泄漏量进行计算分析。研究结果表明,小孔泄漏孔径越小,处于爆炸浓度极限的时间越长,危险性越高。根据埋地管道周围土中各点天然气浓度分布规律,提出了土壤吸收量计算方法,改进了地面蒸气云泄漏质量计算方法,结合工程实例定量地给出了土壤的天然气吸收率。