U型和Y型通风采空区瓦斯分布数值模拟

运用Y型通风方式可解决传统U型通风难以解决的上隅角和回风巷瓦斯浓度超限问题.为了对比分析U型和Y型通风采空区瓦斯运移及分布规律,建立了U型通风和Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对U型通风和Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)和瓦斯体积分数分布进行数值模拟.结果表明,Y型通风回采工作面采空区漏风流场与U型通风分布有较大差别.Y型通风时工作面端头0～30 m时漏风约占工作面漏风量的50％,且总漏风量较U型通风时多,可避免采空区高浓度瓦斯积聚.采用两进一回Y型通风可从根本上解决上隅角瓦斯积聚和回风巷瓦斯超限问题.     

矿井通风风量测量及误差补偿的仿真研究

为解决风速法测风量时因搭建支架使巷道内风流发生变化,造成较大测量误差,影响对矿井通风安全评价的准确性问题,以拱形巷道为例,首先用改进的切贝切夫横向型线方法确定测风点及传感器安装位置;然后,建立巷道仿真模型,通过仿真分析支架对风流分布的影响,得到测风断面处风速分布云图、测试线上的速度散点图及测风点风速值,并采用曲线拟合法由仿真数据得到风速误差补偿方程,以此修正风量测量值;最后,通过试验验证仿真分析结果和误差补偿方程。研究表明:搭建支架使各测点风速值增大,风量相对误差达到6.5%~6.8%,通过误差补偿后下降至0.5%~0.6%。     

压入式局部通风倾斜巷道掘进工作面瓦斯分布规律

运用Fluent软件对压入式局部通风倾斜巷道掘进工作面瓦斯分布进行了模拟.比较了向上掘进和向下掘进巷道中瓦斯分布的不同;分析了风量对向上、向下倾斜掘进巷道中瓦斯分布的影响;研究了消除瓦斯高浓度区域向上、向下倾斜巷道所需风量的差别.结果表明:当条件相同,即风筒出口平均风速、倾斜角度和迎头瓦斯涌出量相同时,向上倾斜掘进工作面的高浓度瓦斯区域比向下倾斜时的高浓度瓦斯区域大;当回风流中瓦斯平均浓度不变时,随着风量和瓦斯涌出量的增加,由于风量的增加使到达迎头的风速变大,使空气和瓦斯混合得更加均匀,向上倾斜掘进工作面的高浓度瓦斯区域和向下倾斜的高浓度瓦斯区域之间的差距逐渐减小.消除高浓度瓦斯区域所需的风筒出口风量向上倾斜掘进巷道比向下倾斜掘进巷道大.     

矿井通风系统中调节风窗作用探析

从理论上分析矿井风量调节中调节风窗的作用机理,通过双鸭山矿业集团煤矿通风系统改造实例说明风窗的安设引起矿井风量及风压发生变化,从而加快局部地点瓦斯涌出等一系列问题,提出在矿井设计及实际生产中,科学设置调节风窗,在保证用风地点风量基础上,确保安全生产的观点.     

采煤工作面漏风通道参数研究与应用

采煤工作面漏风会导致采空区缓慢自燃氧化以及有毒有害气体涌入工作面,造成采空区自然发火及工作面工作人员中毒窒息的可能性.工作面不同进风风量下工作面漏风情况会不同.为了具体研究工作面不同进风风量下的漏风情况,测定了元堡煤矿1901工作面停采期间各漏风通道的漏风量,建立了工作面漏风通道网络模型;根据风网解算原理及风阻计算公式计算出各分支风阻及风量值;利用风网解算软件计算出不同风量下工作面漏风通道的风量值.结果发现:元堡煤矿1901工作面风量在500 - 1500m3/min范围内变化时各漏风通道风量占工作面总进风量的比重几乎不变;采空区两巷由于已经打好密闭,漏风较小;工作面中部由于老顶来压漏风量较大,是堵漏风重点.     

基于FDS的公路隧道火灾通风环境研究

隧道发生火灾时,研究隧道内的烟气蔓延特性,选择合适的纵向风速,确定最佳的通风控烟方案,具有重要的研究价值。利用计算流体力学数值模拟技术,选用FDS软件以秦岭Ⅰ号隧道(上行线)为对象建立局部隧道模型,模拟最大热释放率为30 MW的火灾,设计4种不同工况进行模拟计算。模拟了不同纵向风状态下的隧道火灾,观测烟气扩散规律,确定临界风速为3. 6 m/s;在无纵向风、较小纵向风和临界风速状态下,分析了隧道内温度场和烟气场的变化规律,得出其对人员疏散和火灾救援的影响;在通风井通风排烟模式下,模拟了排风道在不同风速状态下的排烟效果,确定最佳排烟风速为4. 6 m/s;射流风机开启前,隧道内风速的大小和方向对隧道内火灾温度场和烟气场的影响很小。给出了适用于秦岭Ⅰ号隧道(上行线)各工况的通风控制策略,也可为同类型特长隧道的火灾通风设计提供参考。     

工作面通风方式对采空区风流流场和瓦斯运移的影响

工作面采用的通风方式对采空区流场和瓦斯运移有很大的影响.对工作面采用上、下行通风方式的采空区风流流场和瓦斯分布进行了数值模拟.结果表明:在煤层倾角不同时,工作面采用不同的通风方式下,采空区的漏风量、风流流场和瓦斯运移情况有很大差别.上行通风时漏风量随煤层倾角增大而增高.当下行通风工作面通风压力小于采空区自然风压时会发生采空区气体倒流现象,漏风量随煤层倾角增大而增高.上行通风采空区漏风量比下行通风大;下行通风工作面采空区瓦斯总量大于上行通风.随着煤层倾角增加,上行通风和下 行通风采空区瓦斯总最都减小.     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

矿井风速故障源诊断及角联结构传感器布设

煤矿井下监控系统测量的风速数据并不能用来判断故障源位置,只能反映风速传感器所在巷道的风量变化情况。引起井下风速变化的原因很多,如巷道冒落、巷道堵塞、巷道变形等,从整个通风网络角度考虑,都可以归结为分支的风阻发生变化。由于井下通风网络中任一分支风阻的变化都可能引起自身及其他相关分支风量变化。提出用逐步线性回归分析法,确定引起通风系统风速传感器报警的分支集合。建立了逐步线性回归分析的通风系统故障源诊断数学模型。通过具体实例给出了风速传感器安设在不同位置下,可能引起此分支风速超限的故障巷道集合的结果。分析了关联分支的风阻变化对角联分支的影响,从而确定选择那些对角联分支影响大且自身风量容易发生变化的巷道安设风速传感器。     

基于风网的自学习动态监测系统分析

煤矿井下巷道风速是随时变化的,主要规律是一种围绕某一平均值的上下起伏的平稳随机过程,其表现为平均风速和脉动风速,风速传感器最大限度地反映了井下主要巷道风速信息。我们将井下风速传感器与通风解算技术相结合,对全矿井的风网进行实时计算,从而得到了全矿井较准确的实时分风量分布状况。系统能够将风速传感器采集到的实时风速转换为巷道的实时风量,根据月风量统计结果进行巷道阻力系数的自动调整;系统采用相关分析技术,测定煤矿井下数据之间相关关系和规律,并据此建立预分析测模型,进而进行风量的预测和控制;系统具有自我学习功能,通过不断修正模型参数,将实时井下探测数据用于分析和预测,为安全管理提供有效指导。     

中国煤矿安全技术进展

本文综述了我国在防治矿井瓦斯,矿井火灾和煤矿粉尘三个方面的技术概况。反映了为适应煤炭生产技术的发展,我国在这三方面的技术进展及所取得的效果。矿井瓦斯防治技术方面,主要介绍了矿井瓦斯涌出量的确定,瓦斯抽放工艺及装备,煤与瓦斯突出预测预报和综合防止煤与瓦斯突出技术的情况及成果。矿井火灾防治技术方面,着重介绍了矿井火灾预测预报技术,尤其是煤炭自燃发火早期预测预报技术以及煤矿自然发火防治技术中在灌浆代用材料,惰气防灭火等方面的发展及现状。煤矿粉尘防治技术方面,扼要介绍控制粉尘危险的基本途径,以防尘为中心包括降尘、除尘和防止煤尘爆炸及爆炸传播技术的一整套治理煤矿粉尘的工艺及装备,简要介绍了瓦斯煤尘爆炸的实验能力。通过本文的介绍,可以对我国在防治煤矿安全生产中主要自然灾害的技术对策和取得的成果有一个较全面的了解。     

沁海煤矿瓦斯重大灾害及生产动态安全状况诊断

按照《煤矿安全规程》2010版制成安全检查表,运用安全检查表法和系统分析的方法对煤矿的主要系统存在的隐患进行逐项诊断,主要诊断矿井的瓦斯抽放系统、矿井的通风系统、矿井的防尘系统、矿井的防灭火系统以及矿井运输提升系统等。诊断主要是针对瓦斯重大灾害及矿井生产过程中违章违规现象以及矿井自然属性带来的系统固有隐患,对矿井中员工的操作规范情况也进行检查,并对存在的隐患和员工的错误操作提出相应的整改措施,促使煤矿及时对矿井存在的系统固有隐患和人为隐患进行整改,以消除在生产动态过程中查出的隐患,从而预防煤矿事故的发生。消灭了事故隐患,实际上也是把事故消灭在萌芽状态之中,达到防患于未然,提高我国煤矿安全生产水平。     

Assessment of air dispersion characteristic in underground mine ventilation: Field measurement and numerical evaluation

The environmental safety of an underground mine depends strongly on its ventilation system. An efficient ventilation system provides fresh air, removes hazardous gases and dust, and maintains the temperature and humidity at appropriate levels. One of the most important factors in removing hazardous gases and dust is the dispersion behaviour in the mine network. This factor determines the longitudinal spreading and the average air residence time of gases or particulate matter throughout the mine. This paper describes tracer gas measurement in an underground mine and the utilisation and analysis of the dispersion characteristics using numerical simulations. The concentration–time curve obtained from the measurement is simulated to evaluate the effective diffusion coefficient that reflects the general dispersion characteristic of an entire mine. The evaluated values of effective diffusion coefficient are then compared to other data from several studies. The diffusivities obtained in this study were higher than other analytical and empirical results. More research is still required to identify the main factors causing such higher diffusivities. However, the results from the present work can be an important standpoint for future work. Numerical simulation conducted in this research was confirmed to be effective in detecting several leakage paths occurring in the mine ventilation network.     

矿井火灾时期通风系统可靠性理论

通过分析矿井火灾时期风流特点,即矿井火灾时期将产生大量的高温烟雾,指出在矿井火灾时期,如果仅仅某条风路的风量在规定范围内,并不能说明该条风路就是可靠的,还应强调该风路的粉尘浓度、温度、有毒有害气体浓度指标在规定范围内。提出了矿井火灾时期风路可靠度的理论计算式,分析了矿井火灾时期风路失效模式,提出了适合计算大型通风系统在火灾时期可靠度的“基于截断误差理论和网络简化技术的不交化最小路集算法”。     

矿井防爆门、盖自动封堵装置研发

煤矿井底发生煤尘瓦斯爆炸事故时产生的冲击波会冲开风井防爆门、盖,引起主风机风流短路,井底风流紊乱、通风系统瘫痪,导致毒害气体扩散、瓦斯积聚,引发二次爆炸。为了减少因此造成的损失,研发了一种在防爆门、盖被摧毁后能自动封堵的装置,通过感应防爆门盖的损毁信号控制充气动力设备对气囊折叠体进行充气,折叠体被充气弹出储藏硐室,沿支撑架构延展、膨胀并充满井筒横截面,实施对风井的密封,以维持灾后井底持续通风,降低灾害后果,为井底幸存人员的生存与自救提供有利条件。     

煤矿火灾烟气流动传播过程仿真研究

煤矿发生火灾后会生成大量有毒气体并产生火风压,烟气在火灾动力的影响下出现状态紊乱,研究煤矿火灾烟气流动传播过程对控制火情有着重要意义。基于国内外研究现状,对燃烧及风流特点进行分析,建立了煤矿火灾烟气流动数学模型,并利用CFD软件进行仿真。研究表明:无通风工况下的烟气为对称流动;随着风速增加,出口处温度降低,烟气向风流入口处的流速减小。     

抽出式通风煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据气固两相流理论，针对矿井掘进工作面的特点，采用计算流体力学的离散相模型（DPM）对掘进工作面通风过程中粉尘浓度进行数值模拟，总结抽出式通风掘进巷道中粉尘浓度的沿程分布及变化规律。     

采空区进风侧煤柱着火进行灭火时防止瓦斯爆炸的对策

以孔庄煤矿Ⅲ2水采区7337回风联络巷自然发火情况及处理经过为例,笔者介绍了在采空区瓦斯浓度较高情况下,采空区进风煤柱着火的火势发展情况与着火特点。分析灭火过程发生瓦斯爆炸的可能性;提出了在安全前提下灭火步骤、灭火措施和注意事项;总结了灭火工作中成功的经验与失败的教训,即在扑灭井下火灾过程中,必须做到:遵循“安全第一”的方针,制定科学、具体的灭火方案和正确、有效的灭火措施,要时刻加强火区气体成分检测,得出了防止瓦斯爆炸等一系列具有指导性的原则和行之有效的措施。     

白集煤矿区域可控循环风系统的理论分析与试验

针对白集煤矿深部采区供风量不足的问题,从技术和经济两个方面论证了该煤矿可控循环风方案的可行性,设计了一套由喷雾降尘装置、过滤装置和冷却降温装置组成的循环风流处理系统.在理论上分析了循环风流中瓦斯体积分数、粉尘质量浓度和其他气体成分在可控循环风系统中变化规律,以及可控循环风系统对主通风系统的影响.通过现场实测,不仅验证了瓦斯体积分数、粉尘质量浓度的变化规律,而且处理后的循环风流品质完全达到<煤矿安全规程>要求,同时对回风流的降温降湿处理,可满足高温高湿矿井工作面对风流温湿度的需求.     

浅谈氮气灭火系统的应用

随着哈龙替代气体研究的不断深入 ,氮气作为惰性气体灭火的一种 ,引起了人们的广泛关注。然而 ,在矿井火灾防治中 ,氮气因其来源广泛、价格低廉 ,很早就得到广泛的应用。笔者对氮气灭火系统的特性、优缺点及其适用范围进行了分析 ,将氮气与其他哈龙替代气体灭火系统进行了比较 ,探讨了引起矿井与建筑火灾扑救差异的原因。针对目前固定式氮气灭火系统应用系统压力较高的特点 ,提出使用长距离输送和制氮机供氮的方法 ,来降低因高压力所带来的成本问题。提出使用氮气灭火系统 ,建立地铁、隧道及地下公共设施等地下建筑物大型火灾的灭火技术