自然风压在井下通风系统的应用与研究

介绍了自然风压的产生原因和形成原理,通过理论推导得出自然风压的计算公式。以一个受自然风压影响较大的矿井为例,并以近两年的现场检测数据为依据,分析自然风压的影响因素,进一步阐述了自然风压对井下通风系统的影响,在此基础上,采取相应的改进措施,抑制了自然风压对矿井通风的负面作用。提出了自然风压是有规律可寻的,冬季,自然风压促使风流上行;夏季,自然风压促使风流下行。充分认识和利用这些规律可以避免因自然风压的存在而对矿井通风造成的影响。     

研究矿井风流流动的数学模型

应用电子计算机进行矿井通风设计和自动控制,首先必须研究通风网路中风流的流动规律,建立数学模型。目前,国外在这方面的研究大多数将矿井空气当作不可压缩的流体,不考虑风流与其周围介质之间的能量交换过程。实践证明,这种处理方法不能全面地反映矿井通风的状态,尤其是在矿井内发生灾变的情况下更属如此。本文将矿井空气当作可压缩的流体,并考虑风流与其周围介质之间的能量交换过程,根据流体力学和热力学的基本规律来研究矿井内风流的流动规律,建立控制矿井通风网路中风流状态的数学模型。     

矿井通风仿真系统及应用研究

《矿井通风仿真系统及其应用研究》由辽宁工程技术大学和金川公司二矿区研制完成。该系统分为两个部分:一是矿井通风数值仿真系统,二是将仿真系统应用在矿井通风系统优化调节改造,新井优化设计,老井改扩建设计上。目前已通过国家鉴定,获2002年度安全生产科技成果一等奖。该成果已在金川有色金属公司二矿区、沈阳红菱矿等推广应用,取得了良好的经济和社会效益。     

安全生产科技成果简介之二——矿井提升安全监护技术及相关装置

<矿井通风仿真系统及其应用研究>由辽宁工程技术大学和金川公司二矿区研制完成.该系统分为两个部分一是矿井通风数值仿真系统;二是将仿真系统应用在矿井通风系统优化调节改造新井优化设计、老井改扩建设计上.目前已通过国家鉴定,获2002年度安全生产科技成果一等奖.该成果已在金川有色金属公司二矿区、沈阳红菱矿等推广应用取得了良好的经济和社会效益.     

安全生产科技成果简介之一 矿井通风仿真系统及应用研究

<矿井通风仿真系统及其应用研究>由辽宁工程技术大学和金川公司二矿区研制完成.该系统分为两个部分一是矿井通风数值仿真系统;二是将仿真系统应用在矿井通风系统优化调节改造新井优化设计、老井改扩建设计上.目前已通过国家鉴定,获2002年度安全生产科技成果一等奖.该成果已在金川有色金属公司二矿区、沈阳红菱矿等推广应用取得了良好的经济和社会效益.     

对高温矿井通风技术的探讨

1 前言 现代矿井不断向深部发展,开采强度日益提高,采掘机械化、电气化水平不断提高,矿井热害问题日趋突出,成为制约煤炭生产发展的一个重要因素。针对高温矿井的特点,采取合理的通风技术,对改善井下微气候条件具有重要意义。2 选择全矿矿井通风系统 从降温角度选择高温矿井通风系统的依据主要是尽量缩短新鲜风流流动路线的长度,从而最大限度地减少沿程热源对风流的加热。     

利用导风板引风防漏

压入式通风系统的矿井,由专用入风井送入井下各中段的新鲜风流是通过主要运输巷道送到采区的。由于主要运输巷道行车频繁,安设隔断风流或限制风流的通风设施,在管理上非常不便。不少压入式通风系统的矿井,井底车场漏风严重,有效风量率很低。有些矿山在入风石门与中段沿脉巷道的交叉口处,安设引导风流的导风板,使风流面向采区,背向井底车场,并提高出风口风流的速度,利用风流动压的方向性,使风流分配状况得到很大     

矿井风流状态的突变分析

在矿井通风网路中存在风流突变现象，风流状态呈现突跳、滞后和多模态等突变指征。找出了这种风流状态突变的条件表达式，提出了克服通风系统中风流异常现象的措施。     

大型复杂矿井通风系统的共性问题分析与优化实践

随着采矿业的迅速发展,我国部分地下金属矿山开始步入深井开采,矿井通风网络越来越复杂,给矿井通风带来很多的难题。在调查分析我国大型复杂金属矿井通风系统普遍存在的影响井下风流有效分配、通风能耗偏大、漏风量大等共性通风难题的基础上,提出复杂矿井通风系统优化方法,并举例应用矿井通风三维仿真系统,从矿井通风网络、通风动力和风流调控设施等方面优化出技术经济可行、安全高效的矿井通风系统方案,确保复杂大型矿井通风系统运行的安全可靠。     

提高通风网风流稳定性防止风流反向

多中段通风网风流稳定性多中段作业的矿井通风网,经常出现角联巷道,这些巷道受网路中其他巷道风阻变化的影响,风流方向不稳定,容易发生风流反向,造成烟尘污染,破坏井下正常的风流系统。同一类型通风网,由于网路中各巷道风阻的配比关系不同,产生风流反向的难易程度也不相同。不同类型的通风网,由于巷道连接形式不同,在各相     

有热源巷道风流温度分布非稳定模型及数值计算

针对矿井有热源巷道中风流温度分布非稳定计算问题，通过通风巷道存在放热源-对流-扩散-热交换的非稳定温度传播方程，建立一维有限元数值模拟求解方法的数学模型，讨论按放热强度（2类热流量条件）的热源项处理算法，给出有热源通风巷道风流初始温度均匀分布与非均匀分布的定解条件，并编写计算机仿真程序进行求解计算。结果表明:在起点27 ℃-热源300 kW和起点32℃-热源100 kW的不同边界条件和热源强度下，有热源通风巷道中温度分布的非稳定传播过程；数值解收敛准则用Peclet数来衡量，取Pe<2作为收敛条件，程序中根据Peclet数自动加以判断，算例中剖分单元长度1.5 m，模拟时间步长取2 s不发生振荡。实现了巷道中风流各点的温度和温度分布随时间的变化过程的描述，为矿井系统多设备热源散热计算及热害防治设计提供基础算法。     

矿井风流温度预测分析研究

随着煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率而且严重危害着工作人员的健康。为了更好地降低高温矿井开采时期巷道风流温度,确定合理的巷道布置方案和矿井通风系统,提出矿井巷道风流温度预测方法。以矿井通风和热力学为基础,结合网络解算,对矿井风流温度分布进行研究,总结各种类型巷道风流温度的计算方法,提出多点风流混合温度计算模型。结合具体矿井进行实际预测分析,预测结果中显示风流温度可能超限的巷道,对通风系统进行优化设计。     

矿井反风时期网域系统瓦斯运移仿真

为了解矿井反风时期矿井系统网域中瓦斯运移及其体积分数分布的变动,以九里山矿井为实例,运用TF1M3D进行仿真分析。根据反风时采空区瓦斯分布换向变化和涌出处在最低值期的特征,指出反风后系统瓦斯涌出源主要来自采煤工作面。模拟得到反风时期工作面瓦斯体积分数的变化规律是,在实施全矿反风后,工作面回风道的瓦斯重新回流至工作面,与工作面内涌出的瓦斯重复叠加形成体积分数高峰瓦斯风流,致使反风后原来进风巷中回风流瓦斯体积分数增高;反风刚开始时瓦斯体积分数陡增,待峰值过后,瓦斯体积分数逐渐呈阶梯式降低。模拟结果反映出反风时采煤工作面中回流瓦斯与涌出瓦斯形成二次叠加的存在性,而所产生的瓦斯体积分数高峰值与矿井回风网络系统的结构有关。高峰瓦斯风流影响矿井反风过程的安全性,因此不但应连续检测工作面的瓦斯体积分数变化,更应提前做好应对措施和技术预案。     

Lyapounov理论在矿井通风系统稳定性分析中的应用

当矿井通风系统的特征参数发生变化时,矿井通风系统的风流状态也会发生变化,这些变化是否会影响矿井通风系统的稳定工作,对这个问题进行研究有利于确保安全生产.本文根据Lyapounov稳定性理论对矿井通风系统的稳定性进行分析,得到矿井通风系统在其正常的工作区段,系统特征参数发生一定的变化时,其状态是稳定的;当变化超过一定的界限后,系统变得不稳定,不利于系统正常功能的实现.     

多功能矿井风流调控设施的研究与应用

为了解决因行人、运输较频繁或易受爆破冲击波影响等而导致传统风流调控设施使用受制约的难题,通过分别对单、多机阻隔、增阻、引射型矿用空气幕模型进行理论推导与分析,提出应用多功能的空气幕来替代传统风流调控设施。针对某矿山通风系统存在的风流短路、有效风量率低、冬季井筒结冰等问题,拟采用多功能空气幕来建立柔性风门、风窗,并应用矿井通风系统优化软件中风机选型功能,将初步选定的空气幕经数字化处理后,优选出使用效果最佳空气幕型号、布置方式、安装位置,从而有效、可靠的对井下风流进行调控。应用结果表明:井筒结冰与风流短路等现象得到了有效、稳定的控制,通风效果得到了明显的提高,为可持续化安全生产提供了保障。     

井下巷道-矿车系统风流扰动特征规律实验研究*

针对井下巷道-矿车系统易造成巷道风流紊乱、影响矿井通风系统安全稳定性的问题,建立巷道-矿车系统风流扰动模式及影响因素体系,提出表征巷道-矿车系统的风流扰动特征的关键参数,包括巷道扰动风阻、阻塞比、矿车位置,推导矿车运行至巷道不同位置时巷道-矿车系统扰动风阻计算公式,研究巷道风速、阻塞比与巷道风阻的关系。研究结果表明:矿车在巷道中顺风行驶的速度大于风速时,巷道-矿车系统对通风系统进行增压调节;当矿车逆风行驶时,巷道-矿车系统的风阻随着矿井通风系统供风量的增大而减小,最大扰动为矿车驶出巷道时刻,阻塞比与巷道风阻呈现线性递增关系;此外,小风速、小断面巷道运行的矿车对巷道-矿车系统的风阻影响较大,模型求解结果与实测数据的最大误差为6.84%。研究结果可为矿井通风系统的智能化调控提供理论依据。     

Numerical modeling of water spray suppression of conveyor belt fires in a large-scale tunnel

Conveyor belt fires in an underground mine pose a serious life threat to miners. Water sprinkler systems are usually used to extinguish underground conveyor belt fires, but because of the complex interaction between conveyor belt fires and mine ventilation airflow, more effective engineering designs are needed for the installation of water sprinkler systems. A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to simulate the interaction between the ventilation airflow, the belt flame spread, and the water spray system in a mine entry. The CFD model was calibrated using test results from a large-scale conveyor belt fire suppression experiment. Simulations were conducted using the calibrated CFD model to investigate the effects of sprinkler location, water flow rate, and sprinkler activation temperature on the suppression of conveyor belt fires. The sprinkler location and the activation temperature were found to have a major effect on the suppression of the belt fire, while the water flow rate had a minor effect.     

高温矿井热源对风流稳定性影响的分析

随着矿井开采深度的逐渐增加,地温升高,产生的高温环境必然会引起矿井通风系统特性的改变。介绍了高温矿井主要热源及其特征,并对它们进行了分类,研究了不同热源产生的热力风压、风流流动热阻力的特点,得到了非水平巷道热力风压影响风流方向的判别式,水平巷道热阻嵌入串、并、角联风路的风流流动规律,确定了热阻嵌入通风网络解算的风量修正公式。根据上述结论,分析了周源山煤矿矿井热源对风流稳定性的影响。结果表明,热阻对分支的风量影响达11.8%。     

掘进巷道瓦斯分布数值实验研究

根据局部通风流场特点确定适合矿井局部通风掘进巷道工作面瓦斯与风流质量交换的数学模型,在近壁面使用标准壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区,使用RNG k-ε双方程湍流模型;讨论考虑巷道支护的情况下壁面粗糙度的影响,确定矿井掘进工作面局部通风模型网格划分的方法、掘进头瓦斯涌出的边界条件;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对掘进工作面的风流与瓦斯的混合过程进行了模拟;得出不同瓦斯涌出量情况下掘进巷道工作面风流分布和瓦斯浓度的分布规律。研究表明:瓦斯涌出量和风速对流场分布有影响,随着瓦斯涌出量的增大和风速的降低,瓦斯对流场的影响越来越明显。