爆破掘进空间内粉尘非稳态运移规律研究

为促进井下粉尘防治工作,对爆破掘进面粉尘非稳态运移规律进行研究。基于控制方程与RNG k-ε湍流模型,选择欧拉-拉格朗日法进行模拟。构建1100工作面三维几何模型并划分网格,确定气相流场边界条件。引入粉尘运动模型进行非稳态计算,利用CFD软件得到气相流场风速分布规律,得出掘进面60m范围内粉尘沿巷道纵向、垂向扩散规律及巷道沿程粉尘粒径分布规律与空间分布规律。此外,还得到爆破后50min内巷道沿程粉尘浓度随时间变化规律。     

百叶式风窗流场分布及局部阻力特征研究*

为确定百叶式风窗的流场分布特征,叶片角度和有效过风面积与局部阻力系数的关系,采用CFD数值模拟的方法,对叶片开启不同角度下,风窗局部流场特征进行三维仿真研究。研究结果表明:叶片开启45°后导致局部阻力突变和风流重新分配;主流风速在风窗入口逐渐形成,随距底板高度的增加,高风速区域面积不断增加,风速峰值随风流向风窗后方移动;风窗前0.5 m区域局部阻力逐渐减小,风窗区域局部阻力先增大后减小;局部阻力做功所带来的能量损失,导致流场分布特征发生改变,在增速减压区和减速增压区与边壁的闭合区域形成上下涡流区,同时通过非线性拟合得到风窗局部阻力系数与叶片开启角度成幂函数关系。     

瓦斯爆炸在角联通风管网中的传播特性研究*

为研究真实通风工况下瓦斯爆炸冲击波在复杂管网内的超压演化规律及高温传播规律,采用数值模拟方法,研究角联通风管网模型中各个监测点在不同通风条件下对瓦斯爆炸冲击波超压及高温的影响规律,研究结果表明:瓦斯爆炸冲击波在角联管网传播过程中产生3个局部高压区域,高温气体主要在左、右通路内传播,斜角联分支内只受到微弱影响;管网入口风流的存在,使得爆炸初期冲击波超压经相同距离传播用时更短,峰值更大,破坏力更强;风流的存在使得管网内高温气体传播状态发生改变,斜角联分支与左通路尾部热量发生积聚,温度峰值更大。     

小尺度水平玻璃管中煤尘爆炸火焰传播特性影响因素研究

为研究煤尘爆炸火焰传播特性影响因素,采用小尺度玻璃管煤尘爆炸试验装置,对不同变质程度煤尘爆炸火焰传播特性影响因素展开试验分析。结果表明,煤尘爆炸初期,t=125 ms时焰峰尖锐,t=250 ms时焰峰趋于平滑,t=375 ms时焰峰基本全部钝化。在t=0~375 ms过程中,焰峰宽度、横截面积、亮度均不断增大。褐煤在600~700 ms时火焰传播距离达最大值74 cm,表明低变质煤中释放的可燃挥发分气体延长了火焰周期,增加了火焰长度。当p处于0.03~0.05MPa时各煤质l_1随p增大均呈递增趋势,p0.05 MPa时褐煤与不粘煤的l1有平缓且下降趋势,而气煤与长焰煤的l_1仍有上升态势。褐煤、气煤、长焰煤的l_1随T增大呈显著上升趋势,而不粘煤的l1随T存在一定波动。当k达到3g时褐煤与气煤均不再爆炸,而长焰煤与不粘煤在k达到4g时才失去爆炸性,表明褐煤与气煤对碳酸盐粉抑爆敏感度相对较高。     

面向通风智能化的风速传感器结构化数据降噪方法对比*

为实现风网实时解算、系统优化调节等关键技术,需要去除监测数据噪声,得到结构清晰、纯度较高的通风数据。利用FCM,Rloess和S-G等平滑降噪算法对300组实测风速数据进行分析处理。结果表明:FCM算法处理过程变量引起噪声较为优越,但需提前给定分类数目;窗宽参数选7时,Rloess算法去除由状态变量引起的风速异常数据最优;在窗宽选5、次数为2时,S-G算法降噪和保持数据特性最佳;结合使用FCM-Rloess或FCM-SG算法可有效处理过程变量和状态变量引起的风速异常数据。研究结果可为矿井通风的异常诊断、灾变识别等研究提供合理的基础数据。     

基于不同漏风源浅埋煤层采空区自燃“三带”分布规律研究*

为解决浅埋自燃煤层采空区因地表及工作面漏风而自燃的难题,以沙坪煤矿1818工作面为例,利用SF6示踪法检测采空区地表漏风通道和风速,利用FLUENT数值模拟分析不同漏风源采空区自燃“三带”分布的特征,并通过现场束管测试结果对比分析浅埋煤层采空区地表漏风对自燃“三带”分布的影响,同时限定工作面最小推进速度,确保工作面的安全生产。研究结果表明:地表漏风风速为0.06～0.30 m/s,漏风通道多且复杂;相比于工作面单一漏风源,有地表漏风存在时,自燃危险性加大;限定工作面最小推进速度为1.24 m/d。因此,多漏风源煤层开采条件下自燃“三带”分布的确定对浅埋藏自燃煤层采空区遗煤自燃预测预报及预防工作具有重要的指导和借鉴意义。     

不同通风条件下密闭空间CO2泄漏及排散过程模拟研究

为了探究密闭空间内通风对气体泄漏扩散过程的影响,基于FLACS模拟软件,对密闭空间内CO2泄漏及排散过程进行模拟,探讨入风口、出风口相对位置对泄漏及排散过程的影响。研究结果表明:入风口高度与出风口高度越高,越有利于CO2气体排散,应急排散时间更短;入风口位于屋顶时,CO2排散效果最好。     

全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置样机研制

基于粉尘浓度测定和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律研究的需要,在气溶胶粉尘发生器的基础上,设计了由计算机控制的全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置.提出了该装置的设计原理、设计结构及运行操作方法.基于C++设计了该装置的控制程序软件包,利用软件包中的驱动控制程序,实现了在计算机上对粉尘发生装置的远程遥控.监测传感器可及时发现吸嘴口是否出现粉尘堵塞,故障传感器同步监测步进电机和搅拌电机,通过微型计算机分析故障并发出相应控制指令.操作过程中,通过对圈数、时长、粉尘用量和密度的设置,可发生1种或多种粒径粉尘,控制发尘浓度、分散度,实现粉尘连续供给.通过发尘效果检验,得出在不同作业工序下,无论是连续产尘的喷浆、凿岩作业,还是瞬间产尘的爆破作业,该装置都具有较好的模拟产尘效果,产尘的分散度、浓度与现场实测值基本一致,表明该装置的粉尘粒度分布控制、产尘流量控制等技术达到了预期效果,可为研究粉尘相关特性试验提供稳定可靠、数量可控的粉尘源.     

煤质指标对煤尘爆炸火焰长度影响作用的主成分分析

为研究不同煤质指标对煤尘爆炸火焰长度的影响作用,利用相关仪器对不同基准下煤的水分、灰分、挥发分等煤质指标以及爆炸火焰长度进行测定。在计算出这些煤质指标观测数据间的相关系数后发现,影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标数据间具有高度相关性。因此,选取十种煤样的煤质指标数据,通过多元统计分析中的主成分分析法,对影响煤尘爆炸火焰长度的煤质指标进行主成分提取,并对主成分的含义进行解释分析,命名第一主成分为"挥发分因子",第二主成分为"灰分和固定碳因子",第三主成分为"水分和着火点因子",从数据分析的角度证明了挥发分含量对煤尘爆炸火焰长度的影响作用最大,生产实践中可据此估计煤尘爆炸的危险程度,对于煤尘爆炸性鉴定及煤尘防爆工作具有指导意义。     

局部通风机实际特性的近似处理方法及应用研究

针对目前局部风机特性曲线很难得到或应用而导致局部通风研究受限问题,提出一种根据局部风机风量及风压范围近似求解风机特性曲线的方法。该方法采用一次线性插值函数代替风机特性曲线函数,结合风阻特性曲线得到风机工况。基于该方法可进行局部风机选型或预测既定型号风机工况点及风筒出口风量,同时可确定长距离掘进通风中钻孔通风有效风量与钻孔长度、直径的关系,也可确定风库中转位置与风筒长度的关系。应用分析结果表明:用一次函数代替稳定区域风机特性曲线函数不仅简单方便,结果较精确,且方法可靠、实用性高。