基于电磁波传播的采空区AMT探测与异常快速圈定*——以云南东川烂泥坪铜矿区为例

为了研究电磁波的传播在采空区界面上发生反射和透射后对音频大地电磁测深（简称AMT）勘探的影响,模拟采空区推导出基于4层介质模型的阻抗计算公式。经过计算分析,采空区会引起AMT的电阻率和阻抗参数在高频段出现震荡,可利用高值异常波动来定性判断采空区。根据东川烂泥坪铜矿已知采空区的AMT探测资料,采空区引起视电阻率和阻抗在15~30 kHz频段出现高值异常,相对于视电阻率资料,阻抗对异常的反映更明显。提出采用阻抗平均法和最大阻抗法计算相对偏差,通过高值异常对采空区进行快速圈定。研究结果表明:2种方法得到的结果较为相似,基本符合实际采空区的分布情况,而最大阻抗法更适合采空区AMT探测使用。     

含硫天然气井口笼套式节流阀硫沉积数值模拟研究

为分析含硫天然气气田井口笼套式节流阀的硫沉积问题,基于雷诺应力模型、组分输运模型及离散相模型,建立硫沉积数值模拟模型,分析笼套式节流阀的硫沉积规律及影响因素.研究结果表明:硫沉积主要出现在正对来流的节流孔外侧下缘、阀套边缘以及阀芯内侧,其中节流孔外侧下缘的沉积最严重,对于该位置,随着气流进口速度的增大,硫沉积速率先增大...     

煤自燃发火潜伏期不同温度下耗氧特性的研究

为了探究地层温度的升高对采空区自燃倾向性的影响,对处于自燃潜伏期的煤展开耗氧特性和CO释放特性的研究。通过对长平矿3#煤分别进行20~60℃的封闭耗氧实验,得到了自燃潜伏期不同温度下煤的氧浓度以及CO浓度随时间变化的曲线。对氧浓度变化曲线和CO浓度变化曲线进行拟合分析得到了不同温度下煤的氧气消耗和CO生成速度,同时得到了氧浓度衰减系数和CO浓度增长系数。封闭耗氧实验结果表明:从20~60℃氧气消耗速度逐渐增大并且氧浓度衰减系数呈指数增长,CO浓度增长系数也逐渐增大并且同样呈指数增长,煤的窒熄带氧浓度临界值从20~60℃逐渐由16.8%降低到12.4%。为探究不同温度下采空区煤的自燃发火危险性,将封闭耗氧实验结果的参数应用到采空区CFD数值模拟仿真中,模拟得到随着温度升高采空区窒熄带临界氧浓度位置由200 m增长到380 m。结果表明:常温下不易自燃的煤在较高的环境温度下表现出了较强的氧气消耗和CO释放能力,并且采空区自然氧化带随着温度的升高动态变宽,增大了采空区的自燃发火危险性。     

高瓦斯沿空留巷采空区自燃危险区域数值模拟

为了掌握高瓦斯沿空留巷采空区遗煤自燃危险区域分布规律,指导工作面防灭火工作。采用数值模拟的方法,以首次采用沿空留巷技术的乌兰矿工作面为实例,模拟分析采空区漏风及氧化带三维分布规律。使用单因素分析法,分别模拟高位钻孔、上隅角埋管及地面钻孔抽采对采空区氧气浓度分布的影响。结果表明:多种瓦斯抽采措施下,工作面及沿空留巷均向采空区漏风,导致氧化带范围扩大,但不同抽采措施导致氧化带扩大的程度不同,高位钻孔抽采最弱,上隅角瓦斯抽采次之,地面钻孔抽采最强。沿空留巷附近及上覆采空区供氧时间长,自然发火危险性高。     

快速接头内壁冲蚀规律的数值模拟分析

为进一步改善快速接头受连续相作用易失效、内壁冲蚀磨损严重的问题,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,对不同入口速度下的快速接头冲蚀磨损情况运用数值模拟方法分析,得到快速接头内部的流场分布及其冲蚀磨损情况.结果表明:快速接头的冲蚀主要集中在管径缩小段的大小管道交界处,且在管径突变处流体的压力、速度会发...     

SCR脱硝提效改造流场数值模拟及物模试验研究

某燃煤电厂2×600MW机组脱硝装置运行过程中，出现催化剂磨损严重、氮氧化物(NO_x)排放及氨逃逸量不达标等问题。为了解决这些问题，决定对流场进行优化。首先采用数值模拟方法，分析原方案流场存在的问题，提出合理的优化设计方案，再按照缩小比例进行物模试验验证，最后根据优化方案进行现场改造。优化改造后脱硝运行结果显示：NO_x排放浓度稳定在20—40mg/m³，氨逃逸量为1.2—2.0ppm，脱硝效率为86%—90%，达到了超低排放的要求。     

厚煤层采空区定向孔分域抽采研究及应用

为提高厚煤层采空区定向钻孔的瓦斯抽采效率，针对山西某高瓦斯矿井采煤工作面，采用理论分析和FLUENT数值模拟相结合的方法研究采动裂隙分域演化特性，提出覆岩裂隙场分域准则，确定定向钻孔布置区域与核心抽采布置范围，并在采空区现场开展定向钻孔分域抽采瓦斯试验。结果表明：破断裂隙密集区内，岩层断裂穿层裂隙发育较明显、瓦斯聚集显著，且钻孔稳定性高，是布置定向钻孔的最佳区域；并将与回风巷中心线水平距离3～13 m,与煤层顶板垂直距离10～18 m的区域设定为核心抽采区域。定向钻孔分域抽采试验中，单孔抽采瓦斯体积分数平均提升22.355%,单孔瓦斯抽采纯量平均提升1.295 m³/min,该结论验证了厚煤层采空区定向钻孔分域抽采方法的实用性与合理性。     

球团烟气SNCR/SCR联合脱硝喷枪位置优化设计

介绍了以氨水为还原剂，SNCR/SCR联合脱硝在某年产120万t链篦机-回转窑球团烟气上的模拟应用。利用CFD技术重点分析了链篦机PH段及SCR反应器内烟气流场，探索喷枪最佳安装位置。结果表明，在链篦机PH段B区开孔，标高为22.1 m/21.5 m是相对较好的布置方式；在SCR反应器入口烟道段，喷枪应安装至烟道中部，间隔1.2 m，效果最佳。该模拟研究为今后球团烟气的改造提供了理论基础。     

基于模糊统计法的采空区稳定性评价

针对采空区稳定性评价指标权重计算的主观随意性和指标分级标准的模糊不确定性问题，采用文献调研法收集近10年60余篇采空区稳定性评价的研究成果，统计分析采空区稳定性评价指标的频次，建立基于指标统计频次的采空区稳定性评价指标体系；根据采空区稳定性评价指标相对频次的分布信息特征，采用1—9位标度法描述18个相对频次等长分布区间的相对关系，提出基于指标相对频次的权重计算方法，减少主观随意性对指标权重计算的影响；通过对各评价指标各等级划分边界信息的统计法分析，建立采空区稳定性评价指标各等级的隶属度函数，并采用30个采空区样本数据验证隶属度函数的可靠性，进而构建基于指标相对频次权重算法和评价指标各等级隶属度函数的采空区稳定性评价模型，并将其应用于肖家河磷矿采空区稳定性评价分析中。结果表明：该磷矿的某采空区稳定性等级为Ⅰ等级，评价结果与实际情况相符，验证了该采空区稳定性评价模型的有效性。     

兰新第二双线铁路防风明洞实验段风荷载数值模拟研究

介绍了高速铁路防风明洞的基本作用及设计方法;利用计算流体动力学原理中的数学模型及控制方程,对兰新第二双线铁路防风明洞大风作用下的风荷载进行了分析;通过计算工况的假定以及边界条件的合理设定,采用有限体积法建立防风明洞数值分析模型,并模拟计算了平地路段、浅路堑地段和路堤地段三大类工况和70、60、50、40m/s4种风速情况。研究结果表明:①开孔情况下,明洞各部位所受风荷载随着风速增大而增大;②明洞迎风侧均为正压,平地地段与路堤地段所受正压较接近,最大值出现在风速为70m/s时,迎风边墙正压为3202Pa;③明洞拱顶及背风侧均为负压,浅路堑地段所受负压最大值出现在风速为70m/s时,拱顶负压为-3550Pa;④各地段背风侧所受负压均小于-1500Pa,背风墙脚与背风边墙受力基本相同;⑤各地段各风速情况下,拱顶处负压均为最大;⑥开孔情况下的明洞各部位风荷载,普遍小于不开孔情况;⑦明洞开孔附近有回流风速,并随着外界风速增大而增大。