两进一回通风系统邻近层瓦斯运移规律研究

以回采工作面"U+L"两进一回通风系统为研究对象,分析了回采工作面邻近层瓦斯涌出及流动特点。依据瓦斯渗流理论、能量方程和质量守恒定律,建立了采空区瓦斯运移的数学模型,即采空区气体流动方程和瓦斯在采场中的动力弥散方程。运用FLUENT软件对沙曲矿14205工作面"U+L"两进一回通风系统下采空区瓦斯运移过程进行了数值模拟,得出采空区内沿工作面推进方向、垂直方向和宽度方向上的采空区瓦斯浓度分布及变化规律,进而总结出回采工作面邻近层瓦斯运移规律和采空区内高浓度瓦斯聚集区域。为采煤工作面防止瓦斯积聚及选择合理瓦斯抽放点提供了必要的技术支撑。     

多向涡流风幕阻隔粉尘弥散的模拟实验

针对掘进面迎头粉尘弥散难以控制的难题,设计新型多向涡流风幕发生装置,并基于自行设计的模拟实验平台得出多向涡流风幕风流运移及阻隔粉尘弥散规律。研究结果表明:风流运移规律为多向涡流风幕与迎头距离L_c越大,压抽比Y、压风量Q_f及轴径比Z越小,越利于形成风流均指向迎头运移的阻尘风流场。阻隔粉尘弥散规律为粉尘质量浓度基本随巷道断面与迎头距离的增大而减小或波动减小;随着L_c的增大,阻隔粉尘弥散能力先减小后增大;Y、Z越小,Q_f越大,越利于阻隔粉尘弥散。通风参数变至一定值后,形成阻尘风流场的均匀程度及阻隔粉尘弥散能力基本稳定,并确定了实验掘进面较优通风参数为:L_c=20 m,Y=5:4,Q_f=300 m~3/min,Z=1:9;该参数时全尘、呼吸性粉尘的降尘率平均值分别为95.85%和94.32%。     

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。     

切顶卸压沿空留巷综采面瓦斯防治技术研究

为解决切顶卸压沿空留巷上帮漏风带走采空区瓦斯和下端头坚硬悬顶垮落引起的冲击采空区气流、煤体瓦斯异常涌出等问题,通过对土城矿1334综采工作面及采空区设置瓦斯检测点,分析总结出瓦斯涌出、流动规律,提出在沿空留巷上帮砌筑超高水材料隔离墙、下端头悬顶强制放顶、缩小挡风墙间距、上隅角马丽散堵风、回风巷增设低负压瓦斯管等"抽+堵+放"分源治理方案。通过现场试验,此方案能够将工作面及回风流瓦斯浓度控制在理想范围,实现工作面回采期间风流瓦斯稳定,确保工作面高产高效。     

钻孔瓦斯涌出的有限差分模型及数值模拟

为研究抽放钻孔中的瓦斯涌出规律,通过分析煤层瓦斯流动的机理和过程,利用达西定律和连续性方程,建立煤层瓦斯非稳定流动模型;利用有限差分法离散解算区域,建立抽放钻孔瓦斯涌出的有限差分方程组;利用Visual Basic语言编制解算软件,对钻孔瓦斯涌出的过程进行数值模拟.研究结果表明:模拟结果与实测数据的变化趋势基本吻合;所建立的瓦斯流动方程符合实际钻孔瓦斯渗流规律.该研究成果为矿井瓦斯抽采提供理论依据.     

综采采空区瓦斯运移规律及抽采研究

综采采空区瓦斯涌出源多,影响因素多,运移过程复杂,往往导致回采工作面上隅角的瓦斯超限,甚至引起工作面回风流中瓦斯超限,更为严重地还导致成分区总回风巷瓦斯超限,严重威胁到整个矿井的安全生产.基于前人关于采空区瓦斯运移的研究成果,采用FLUENT数值模拟研究了某煤业公司的2328综采工作面采空区瓦斯运移规律,并采用同样的方法数值模拟优化研究了上隅角瓦斯治理的参数,现场实践取得了较好的抽采效果.     

注热瓦斯抽放数学模型及解法研究

煤层瓦斯抽放既能解决煤矿瓦斯灾害,又能使抽放出的瓦斯用于工业及民用、变废为宝.通过煤层注热技术增加吸附态瓦斯的解吸,增加瓦斯在渗流通道中的运移压力梯度,增大瓦斯抽放量.结合注热瓦斯抽放理论规律,运用瓦斯渗流方程、煤岩体导热方程建立了注热瓦斯抽放的数学模型,对模型中的瓦斯方程进行了线性近似,对瓦斯渗流方程和煤岩导热微分方程的泛函及离散过程进行了详细分析,并列出了注热瓦斯抽放数学模型的数值解算程序框图.     

关于矿井安全监测系统数据处理技术的探讨

通过调用计算程序,对采集到的数据进行处理,可以使目前的监测系统的功能更充分地发挥作用,当测点的风量已知后,应用自然分风程序可以求所有分支的风量,而瓦斯源下风流各分支的瓦斯浓度,可根据节点瓦斯质量平衡和流出节点的各风流瓦斯浓度相同的原理来求得。     

厚煤层无煤柱开采采空区风流状况的考察与分析

考察和分析采空区风流状况,对了解采空区瓦斯涌出规律,防治煤炭自燃发火都有重要作用。分析采空区风流状况的重点是建立风流模型用示踪气体考察采空区漏风,可以了解局部地带的风流状况,而建立风流模型则可以分析整个采空区的风流流动规律。前者是后者的基础,后者是前者的综合。     

采空区气体二维流动的数学模型及其有限容积法

针对实际采空区中的气体流动有相当大的区域偏离了达西定律,而服从非线性渗流定律的情况,根据Bac}IInat提出的非线性渗流方程,建立了二维采空区内混合气体非线性渗流方程和氮气、瓦斯在采空区内弥散方程的数学模型,并给出不同的边界条件。采用有限容积法对其离散,可以得出整个采空区流场的压力、渗流流度及氮气、瓦斯的浓度分布情况,为采空区瓦斯抽放、防灭火工艺参数的优化提供了可靠的依据。     

房间气流中粒子运动速度的计算方法

为研究空调净化房间粒子运动与气流运动的关系,用已有的谱分解方法求解了湍流中描述粒子运动的基本方程——ＢＢＯ方程,得出了更接近实验结果的解析表达式。分析了房间气流中粒子运动与气流运动的关系,提出了根据气流速度的实测值计算气流中粒子运动速度的方法。对计算方法作了编程,并用房间气流速度的实测值计算了气流中的粒子速度。计算结果表明,在空调净化房间通过测量分析气流的运动规律来研究气流中微小粒子的扩散规律是可行的。     

脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性的研究

分析了脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性．研究表明脉动流化床中物料的运动状态,可以看作是其平动、振动和旋转运动的叠加．在一定的气流速度下,处于旋转运动物料的传热效果要比振动物料的传热效果好．将Ranz—Marshall公式应用到在脉动流化床气-固传热系数的计算中,有其局限性．气流温度是影响干燥过程降水幅度的重要参数,床层静止高度及脉动频率对干燥过程的影响很小．当气流速度等于或高于最小脉动流化速度时,床层内的温度分布均匀一致,脉动频率对温度分布的影响很小．     

工作面通风方式和风量对采空区沼气涌出量影响的分析与实验

工作面通风方式和风量对采空区沼气涌出量的影响不容忽视,作者通过模型实验对这种影响进行了定量分析。本文介绍了实验方法、装置和结果,提出了关于风量以及常见的几种工作面通风方式对采空区沼气涌出量影响的修正方法和系数。     

超音速下梯形复合材料层合板的气动热弹性分析

发展了有限元分析方法,对超音速环境中梯形复合材料层合板的气动热弹性问题进行了研究。考虑可压缩流和斜激波的影响,采用一阶活塞理论来表示气动压力。针对复合材料层合板的不规则结构,以及由于气动加热而产生的复杂温度分布,利用有限单元法,建立梯形复合材料层合板的热传导方程和气动热弹性耦合运动方程。通过热传导方程得到板的温度分布,再结合气动热弹性运动方程分析梯形板的气动热弹性特性。通过数值计算,研究了气动加热和铺设角对超音速下梯形板的固有频率和模态的影响。     

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。     

弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证

分析了弯曲通道内气流流动状态，确定了气相流场的控制方程和边界条件，建立了通道内计算流动阻力的有限差分的数学模型和计算机程序，通过理论计算和实验分析了流道的几何参数对阻力的影响，计算结果与实验数据相符合。     

气流式水平姿态传感器的敏感机理

解释了气流式水平姿态传感器的敏感机理.采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场.计算结果表明:两热源处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变,倾斜角度加大,气流速度之差也增加.在水平状态时两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压.有限元计算方法为气流式水平姿态传感器的优化设计开辟了有效的研究途径.     

往复式空压机管道内气流脉动及对设备影响

空压机管道内气流脉动方程是拟线性偏微方分方程组,采用吉尔法进行数值计算分析,有效解决了解的发散问题。文中介绍了方程组的变换、数值解法、边界处理等问题,以及气流脉动对空压机设备运行的影响。     

巷道掘进中应用可控循环通风时瓦斯浓度的峰值运移规律的探讨

为了在实际中应用可控循环风，本文分析了在掘进巷道中应用可控循环风时，沿巷道的瓦斯浓度峰值运移规律，并得出了在掘进巷道中瓦斯浓度峰值由风筒的漏风量大小决定的结论。图３，参２。     

测风求阻法解算矿井复杂通风网路

目前广泛应用的解算矿井复杂通风网路方法是以风网的各分支风阻值和扇风机工作特性参数作为解算基础数据,而获得风网各分支的风阻值是费时费力的。为此,本文提出了通过测算风网风量求分支风阻的方法解算矿井复杂通风网路。从理论上分析了以分支风阻为未知数的线性方程组建立过程及方程组解存在的唯一性。用BASIC语言编写了测风求阻法解算复杂通风网路的计算机程序,并在超群386微机上通过。通过具体实例说明程序的实用性。该解算方法与其它解算方法不同的是本法以风网的风量和扇风机工况点作为解算网路的基础数据,对生产矿井的通风网路解算更能显示其优越性。