Y型通风协同抽采下综采工作面采空区瓦斯渗流分布规律研究北大核心CSCD

以综采工作面采空区为研究对象，基于渗流理论及连续性方程，运用三维数值模拟的方法，以Y型通风为例，采用上隅角埋管、预埋立管和高位定向钻孔协同抽采，研究抽采前后采空区在走向、倾向和竖直方向上瓦斯流场分布规律，并通过对比文献中的试验数据来验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：抽采前，Y型通风下在综采工作面采空区走向上，距离工作面越远深部瓦斯浓度越高，瓦斯最高体积分数为98.6%,综采工作面采空区倾向上瓦斯浓度较小，瓦斯浓度在1.0%以下；抽采后，综采工作面采空区瓦斯最高体积分数由98.6%降低至4.6%,且采空区3/4区域瓦斯体积分数不足3.0%,综采工作面与上隅角区域瓦斯体积分数也均降低至1.0%以下，未产生上隅角区域瓦斯浓度超限现象，瓦斯浓度大幅度下降。该研究对丰富采空区瓦斯渗流理论、提高瓦斯抽采量、解决上隅角区域瓦斯浓度超限问题、保证矿井安全生产等方面具有一定的理论和现实意义。     

基于BP神经网络的煤矿综掘面风流智能调控模型研究北大核心CSCD

煤矿综掘面传统的通风系统智能化程度低，风筒出风口风流状态无法根据实际通风需求来进行连续动态调控，易造成巷道内瓦斯和粉尘聚集严重，影响掘进面安全高效开采，危害工作人员的身体健康。为提高掘进工作面通风智能化、精细化管理水平，以陕西神木柠条塔矿S1202综掘面为研究对象，利用数值模拟试验数据作为训练样本数据，建立了基于Adam(适应性矩估计)算法优化BP(反向传播)神经网络的煤矿综掘面风流智能调控模型；由实时监测数据驱动该模型输出调控方案，通过自主研制的出风口风流智能调控装置对风流进行连续动态精准调控；在物理实验平台和井下分别进行了模型调控效果测试，其中在物理实验平台以一个截割循环为单位，验证了模型连续调控的效果，在井下验证了单方案的降尘效果。结果表明，模型能够根据粉尘和瓦斯浓度实时监测数据实现风流智能调控，有效优化风场分布，降低瓦斯和粉尘浓度。     

平庆煤矿高位钻孔合理布孔参数确定及应用效果考察

针对平庆煤矿117801综采工作面采空区瓦斯涌出现状,结合煤层赋存状况,决定采用高位钻孔抽采采空区瓦斯。通过经验公式理论计算,确定了高位钻孔倾角、数量、终孔层位以及钻场间距等参数,并在117801综采工作面进行了现场试验,对其应用效果进行了考察。结果表明:高位钻孔合理布置层位在裂隙带的中下部(工作面顶板12m~32m),合理钻场间距60m;通过到位钻孔抽采,工作面上隅角最大瓦斯浓度0.7%,回风巷瓦斯浓度均低于0.6%。经过现场考察,能够很好的满足采空区瓦斯治理的需要,解决了工作面瓦斯超限问题,达到了预期目标。     

基于数值模拟的LNG接收站高压外输泵区域气体检测器布置方案探讨

基于DNV KFX软件,采用某液化天然气接收站1∶1模型,对高压外输泵泄漏工况进行了数值模拟研究。结合平面布置情况及模拟研究结果,进一步分析液化天然气泄漏云团的扩散趋势,辨识高压外输泵区域的潜在危险泄漏位置。在传统气体检测器布置方案的基础上,探讨云台扫描式气体检测器的应用前景,提出高压外输泵区域的可燃气体检测器点、线、面集成的布置研究方案,为高压外输泵区域气体检测器布置方案提供设计思路。     

地下水封洞库分层施工工作面污染物扩散规律的数值模拟研究

为保障超大断面地下水封洞库群内的施工环境,提高施工通风效率,依托某石油储备地下水封洞库群工程,以超大断面地下水封洞库分层施工为研究对象,采用三维数值计算方法对地下水封洞库超大断面施工通风管的竖向位置以及距离掌子面的水平距离对工作面污染物浓度分布的影响进行了数值模拟研究。结果表明:地下水封洞库分层施工过程中,通风管竖向位置高于工作面时会导致部分新鲜风直接从上层区域流出,且通风管的竖向位置与工作面齐平时通风效果最好;污染物的排放速率随着通风管距离掌子面水平距离的增大呈现先增大后减小的变化规律,将通风管布置在距离掌子面水平距离为15 m时可获得最佳的通风效果。     

某地下车库污染物浓度分布的数值模拟分析

为了分析北京某一大型地下车库的污染物浓度分布,根据地下车库室内环境以及现有情况建立数学模型,采用计算流体力学软件Fluent对地下车库通风时的气流组织进行了数值模拟,对污染物稀释效果主要以垂直地面方向断面的一氧化碳浓度场来直观展现,分析和判断。数值模拟结果与该地下车库环境空气的实际状况较为吻合,从而说明本文建立的地下车库空间内污染物浓度数值模拟模型的正确性。为预测地下空间的污染物浓度分布提供了一种可行、直观的方法,同时也为地下车库通风系统的设计优化提供了参考依据。     

常村煤矿综掘面合理除尘方式选择及其应用

为了合理选择常村煤矿综掘面除尘的通风方式,本文根据煤矿中常用的通风方式和气固两相流的理论,利用fluent非稳态的数值模拟方法来模拟压入式和长压短抽两种不同通风方式下常村煤矿掘进面粉尘的运移规律以及司机处粉尘浓度分布,并进行了现场实测验证。结果表明:对于粉尘运移模型,采用非稳态的求解器要比稳态的求解器更加精确;在长压短抽通风方式下,涡流对粉尘运移影响较大,可以通过调整风速和除尘风机的负压来减小涡流的影响区域;采用长压短轴的通风方式比压入式通风方式在数值模拟情况下,前者比后者掘进机前部的粉尘浓度降低了22.2%,通过现场实测得到其降低了31.6%,巷道中部粉尘的平均浓度可由508mg/m3下降到185mg/m3,降幅为63.6%,表明长压短抽通风方式数值模拟和现场实测都要优于压入式通风方式;此外,需要在掘进机的前面和回风侧增加除尘措施,以确保司机处的粉尘浓度符合标准。     

圆筒形受限空间偏二甲肼毒气扩散安全性分析

为了研究受限空间内液体推进剂毒气的扩散规律,分析其发生毒害及着火爆炸的危险性,本文利用FLU-ENT软件对圆筒形受限空间内偏二甲肼毒气的扩散规律进行了数值模拟,并对不同时刻偏二甲肼毒气的浓度变化进行了分析,计算出了偏二甲肼浓度大于100×10-6的染毒区域及可能发生着火爆炸的危险区域。模拟结果表明:及时地掐断污染源和合理地通风排气两种措施的有力结合,可有效地减小毒气扩散及发生着火爆炸的危险。     

矿井通风瓦斯热氧化与催化氧化技术之比较

矿井通风瓦斯的排放浪费了大量能源,也加剧了温室效应。文章介绍了TFRR,CFRR,CMR三种煤矿通风瓦斯氧化技术的原理以及在国内外的研究、应用现状,在甲烷浓度、燃烧温度、成本以及廉价催化剂的研究等方面对三种技术对比分析,认为现阶段TFRR技术比较成熟,值得推广。而CFRR和CMR也有其独到优势,在未来有很好的发展前景。     

基于气体-颗粒两相流模型的燃煤电厂粉尘运动规律预测

为了降低电厂粉尘污染,保护室内操作人员的身体健康,从产生粉尘漂浮运动的机理出发,采用数值模拟方法,通过建立煤粉颗粒的释放模型、沉降模型以及气体-颗粒两相流物理模型,对厂房内治理前、后的粉尘流动和分布情况进行了模拟分析。结果表明:通过合理调整厂房通风位置,可以有效降低现场粉尘浓度;工作人员采用合适的操作方式和选择合适的位置,可有效降低受污染影响的程度。此外,粉尘的运动规律预测可以为粉尘治理提供参考。     

矿井下行通风巷道火灾的数值模拟研究

为了研究矿井在下行通风巷道发生火灾时的烟气浓度和温度的变化规律,本文运用FDS火灾模拟软件,分别设置正常通风、加大通风量和开通排烟支路3种火灾模拟场景,并对3种场景下矿井下行通风巷道火灾时的烟气浓度和温度进行了数值模拟对比研究。结果表明:在开通排烟支路的情况下,能有效控制高温烟气逆流进入进风大巷,且对工作面破坏最小,利于井下人员疏散,并提出了合理的控制措施,以为有效控制矿井下行通风巷道火灾提供指导。     

基于CFD的袋式除尘器流场优化及漏袋模拟

基于计算流体力学（CFD）,对苏州某环保公司实验用下进风袋式除尘器4种方案下的流场模拟结果进行分析比较,分别为无导流板（方案1）、直板加同向翼板（方案2）、直板加异向翼板（方案3）、竖直导流板加整流格栅（方案4）,选取滤袋进口前100 mm处截面速度相对标准偏差作为评价指标,并对不同面积破袋情况进行数值模拟,研究压差、流速和浓度作为检漏特征因子的可行性。结果表明:方案4的流场分布最为均匀,优于方案2和3;方案2的阻力增幅最小,显著低于方案3和4。研究从模拟角度验证了小范围破袋出口浓度与破袋面积呈线性正相关,并发现选取压差和流速作为检漏特征因子影响不显著,浓度变化最为灵敏。综合气流分布均匀性和阻力2个重要评价指标,方案2、4速度均匀性指数分别为0.36、0.2,且方案2阻力增幅远小于方案4,方案2更具实用性。研究提供的数值模拟方案可为下进风袋式除尘器的导流板布置及监测传感器的选用提供一定的参考依据。     

基于GMS的抚顺西露天矿地下水涌水量模拟

以抚顺西露天矿为研究区,利用GMS （groundwater modeling system）数值模拟软件在分析矿区及其周边区域地质及水文地质条件的基础上,针对地层岩性和地质构造特点,建立数学模型;结合工作区地质勘探资料及对充水因素的分析,建立水文地质模型,对涌水量作出预测,提出平衡状态时排水井的布置方案。结果表明:根据矿坑的地形特点分别在南北两侧安置5口深度为100 m,长度为100 m,排水量为10~20 m3/d的水平井,并且在模拟区矿坑最低处按照100 m的间距安置4口深70~100 m,排水量为20 m3/d的竖井时,矿坑中不会有水溢出。     

布袋除尘器结构改进的数值模拟研究

为了解决布袋除尘器内部流场分布不均匀、布袋局部烟气速度过高等问题,利用Fluent软件对布袋除尘器内部流场进行数值模拟,并在布袋除尘器内部设置一种新型的混合式导流板。数值模拟结果显示:在增添了混合式导流板之后,进入布袋除尘区的烟气平均速度和轴向速度都大幅减小,同时内部流场分布也更加均匀,为布袋除尘器结构改进提供了可靠的方案。     

某矿山地下水污染分区治理效果的数值模拟

本文在查明某矿山水文地质条件与地下水污染特征的基础上,采取分区治理的方案,对地下水污染进行了治理,并采用有限元法对其治理效果进行了数值模拟检验,结果表明数值模拟预测结果与实际监测值较为接近.该研究可为类似矿山地下水污染治理提供借鉴.     

罗源湾水体重金属现场调查与浓度数值模拟分析

本文通过现场调查,利用ICP-MS分析获得罗源湾水体溶解和悬浮态重金属浓度,湾顶部分站位Pb浓度超过Ⅱ类海水水质标准(最高7.22μg/L)。基于FVCOM水动力模式,利用重金属输运模型进行Pb浓度数值模拟,数值模拟结果与现场监测结果吻合良好,湾顶冶金工业聚集区附近的水体中Pb浓度较大,而水动力条件优良的湾口区域Pb浓度较小,上述结果表明罗源湾内重金属浓度与周边临港工业发展、湾内水动力条件具有较明显的相关性。     

受限空间瓦斯爆炸链式反应机理的敏感性分析

瓦斯爆炸是一种复杂的链式反应,为了探求其链式反应的动力学特性,采用详细的瓦斯爆炸链式反应机理(包括53种组分,325个反应),利用软件CHEMKINⅢ中的SENKIN子程序包,利用SENKIN子程序包中的敏感性分析程序块对瓦斯爆炸的详细化学反应机理进行分析,找出对瓦斯爆炸过程反应动力学特性影响较大的反应步。通过数值计算和模拟,对瓦斯爆炸过程中反应物浓度、自由基以及致灾性气体的生成和变化做了敏感性分析,得出了影响瓦斯爆炸的关键反应步为R158,R53,R98,R57,R155,R156,R38,R32,R119。     

长江口北支中束窄对其泥沙浓度影响的数值研究

基于ECOMSED模型建立了长江口地区潮流和泥沙输运数值模型。模型验证情况良好,能很好地模拟长江口地区水动力环境和泥沙浓度分布。利用所建模型,对长江口北支中束窄工程实施前后,长江口地区的水动力和泥沙浓度分布进行了模拟。研究结果表明:长江口北支中束窄工程实施之后,北支河道有较大程度的缩窄,北支径口也有较大程度的缩小,导致外海潮流对北支河道的侵入动力减弱,造成潮位降低,河道缩窄也使水流流速有所增加;北支河道内的泥沙浓度也随潮水侵入动力的减弱和潮位的降低而有所降低;北支中束窄工程仅对北支影响较大,南支及口门区域的潮位、流速、泥沙浓度基本不受影响。     

脱硫塔增效的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,对南通某热电厂的脱硫塔塔板的不同布置方案进行流场模拟,并显示塔内流场的分布情况。为使塔内的流场分布更加均匀,在所建立的数值模型基础上,对现有的塔板运行情况以及设想的塔板优化方案进行计算、比较和筛选。计算结果表明,现有的脱硫塔入口存在回流区,烟气SO2浓度和速度场分布不均匀,且系统阻力较大。在分析了影响流场的关键技术参数之后,通过改进脱硫塔入口形状,并在入口处增加整流装置,并将喷淋层改为雾化模式等对系统进行优化设计,不但气流改善,还有助于降低阻力。     

海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响

采用数值模拟手段可以获取风能资源开发利用高度处资源量的区域分布状况,海面的动力学特性对近海面风速的数值模拟结果影响较大,论文采用WRF模式来研究不同海面动力学粗糙度参数化方案对近海及沿海地区风能资源的数值模拟评估结果影响以及方案的适用性.采用不考虑粗糙度变化(P_0)、WRF模式中参数化公式系数为定值的方案(P_WRF)、Yelland和Taylor 的分风速对参数化系数进行取值的方案(P_YT)对杭州湾近海及沿海地区风场进行模拟研究.通过与观测资料的对比分析可以得出以下结论:通过参数化方法改变海面动力学粗糙度可以改进近海和沿海地区风速的模拟效果,且P_YT 方案的模拟效果要优于P_WRF方案;当观测点为海风时,考虑粗糙度变化方案的风速模拟结果改进更加明显;观测点风速低于约8 m/s 时,所有方案模拟结果的相对误差均随风速增加而降低,P_YT 方案的模拟误差最小,P_0 的误差最大;而当风速大于8 m/s 时,相对误差会随风速的增加而增加,P_YT方案模拟误差最大,P_0 方案误差最小.三种方案模拟风能资源差异主要体现在陆地沿海和近海区域,离海岸线较远的陆上地区模拟结果相差不大,在沿海和近海区域方案P_WRF平均风速模拟结果比方案P_YT的偏高约为0.5 m/s,平均风功率密度偏高约为50 W/m².