回采工作面高位钻孔抽采瓦斯效果数值模拟及方案优化

以提高瓦斯抽采效果为目标, 某矿Ⅲ4423工作面为研究对象,采用理论分析、 数值模拟、现场试验等研究方法,研究了顶板高位钻孔条件下瓦斯抽采的主要技术参数 ,数值模拟出高位钻孔抽采瓦斯前采空区的瓦斯分布情况与运移规律,以及负压分别为 8、10 kPa时的高位钻孔瓦斯抽采效果。依据瓦斯流动“O”型圈理论与FLUENT数值模拟 分析,优化设计高位钻孔抽采瓦斯工艺参数并进行现场试验。结果表明:当高位钻孔抽 采负压为8 kPa、终孔位置调整到采空区裂隙带回风巷侧15~35 m范围内时,高位钻孔抽 采瓦斯效果最佳,采空区内瓦斯最高浓度明显降低,单个钻场最大抽采瓦斯量为19 821.74 m3,钻孔瓦斯浓度稳定在 20%~30％之间,最大值达到50％,实现了工作面有效 治理瓦斯和安全生产的目标。     

某钨矿采空区安全隐患治理研究

我国的钨矿主要分布在中南地区。由于开采年代较为久远,开采矿脉数目较多,形成了大量的采空区群,存在极大的安全隐患。通过现场调研,分析影响采空区稳定性的因素,并通过建立计算模型,采用数值模拟的方式,对某钨矿的采空区安全隐患治理进行研究,并给出处理意见及建议。     

采空区精确建模信息系统实体模型交互接口开发

随着矿业的快速发展,Surpac,Dimine,3DMine等三维矿业软件在矿业领域得到了广泛的应用。为进一步完善自主研发的采空区激光扫描三维精确建模信息系统功能,在解析stl,dxf及dtm格式文件的数据结构及其三维实体数据存储规律的基础上,成功地开发了基于上述三种实体模型存储文件格式的采空区三维实体模型交互接口,实现了信息系统与目前主流三维矿业软件之间三维实体模型的交互。实用表明,所开发的接口能有效实现信息系统与其他三维矿业软件之间采空区三维模型的交互与共享,进一步完善了信息系统的模型数据输入输出功能,提高了其应用价值。     

采空区开区注氮灭火温度场冷却过程的数值模拟

为研究开区注氮条件下,采空区遗煤自燃被抑制和熄灭作用复杂力学过程(原理),由非均质多孔介质中的渗流连续性方程、气体弥散方程和综合传热方程的联立,建立了注氮采空区煤自燃的非定常数值模型。结合实例,用迎风格式有限元方法求解。计算在不同情况下采空区自燃高温点熄灭过程,以图形方式给出了采空区的漏风流态、氮气流态,描绘灭火降温过程中,采空区氧、CO和温度分布的动态变化过程。提出了对自燃早期火灾施行开区注氮灭火的方法和适用的判定准则。理论计算得到开区注氮灭火分为两个阶段过程,即原火源熄灭和新自燃氧化区形成并自燃。指出实施开区注氮灭火应准确把握注氮时机和防止新自燃氧化区形成的工作面开采推进时机;并配合降低漏风措施条件下进行注氮。     

老空水水害事故原因分析及防治措施研究

矿井老空水水害一直是困扰煤矿安全生产的不利因素,必须加强其防治措施方面的研究。通过对老空水水害事故的分析,建立了一个系统全面的老空水水害事故的致因鱼刺图模型;并针对鱼刺图模型的各个致因事件提出了老空水防治的具体措施;然后根据安全技术措施等级顺序要求的具体原则,对措施进行等级排序。笔者提出了以下观点老空水的防治是多方位的;防治措施是有等级的;合理设计,严禁剃头开采是消除老空水水害事故的本质安全型措施。     

煤矿采空区塌陷地质灾害评估研究——以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为例

本文以乌鲁木齐八道湾地区某煤矿采空区为研究对象,通过野外地质调查、物探、钻探等手段对该煤矿采空区塌陷地质灾害进行现状评估,评估结果为危害程度中等、危险性中等;采用最大导水裂隙带高度法和解析法进行预测评估,评估结果为很有可能继续塌陷;在现状评估和预测评估的基础上,进行了综合性分区评估,将研究区划分为采空塌陷危险性大区、中...     

采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型研究

为分析采空区顶板-矿柱体系的稳定性,并预测采空区的稳定时间,采用薄板理论、流变力学和损伤力学理论,建立了采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型.在此模型基础上推导采空区顶板挠度的微分方程,根据采空区顶板在不同阶段的边界条件采用伽辽金方法对该微分方程进行了求解,并在排山楼金矿老采空区进行了工程应用,将预测结果与现场监测结果进行了对比分析,验证了模型的可靠性.研究表明:建立的力学模型能够较准确地运用于采空区稳定时间预测;矿柱的流变变形随时间延长逐渐增大,如不采取加固措施,排山楼金矿老采空区将出现顶板-矿柱体系的坍塌.     

注氮量对采空区自燃三带分布影响的数值模拟

为研究注氮对采空区自燃三带分布的影响,建立了二维注氮采空区渗流场的数学模型,研究了注氮量的变化对采空区流场分布的影响,得到了注氮采空区自燃三带的分布规律。结果表明,随着注氮量的增大,散热带增宽,氧化带向采空区深部移动,距注氮源越近三带所受影响越大,并分析了注氮量对工作面氧浓度分布的影响。     

采空区多孔介质空隙率与渗透特性三维空间动态分布模型*

为揭示采空区垮落后堆积体及上覆岩层空隙率与渗透率三维空间的动态分布规律,基于开采空间守恒理论,构建采空区的空隙率与渗透率三维空间动态分布模型。利用该模型,得出不同空间位置与不同开采结束时间下空隙率和渗透率分布图。结果表明:采空区垮落岩体的空隙率和渗透率在水平方向呈“凹”状分布,采空区两侧巷道附近空隙率和渗透率较大,中部较小;在垂直方向随着与底板距离的增大,空隙率和渗透率大幅度减小。该模型描述了采空区多孔介质空隙率与渗透特性三维空间分布随时间逐步压密实的过程,可为煤矿瓦斯预测与防治提供一定的借鉴和参考。     

不同穿越角度对采空区埋地管道力学行为的影响

为解决采空区煤矿工作面逐渐开采引起的埋地管道力学行为变化问题,以实际地质参数为基础,运用有限元软件建立管-土三维有限元模型,模拟水平煤层工作面推进方向与管道走向之间不同夹角以及不同煤层倾角时工作面逐步开采引起的埋地管道力学行为变化,得出在2种情况下埋地管道的力学行为时变性规律。结果表明:水平煤层不同夹角开采时,在开采中后期,随着开采时间的不断增加,大夹角工况下的管道最大应力位移增长速度比小夹角工况快;开采完成后,水平夹角越大管道越危险;不同煤层倾角时,埋地管道最大位移变化随开采时间的增加基本呈线性趋势,且煤层倾角越大,管道的最大位移越小,管道越安全。