采空区瓦斯抽采方式对煤自燃氧化环境影响的数值模拟对比

为研究U型通风工作面采空区瓦斯抽采对遗煤自燃的影响,以数值模拟为手段,通过求解质量、动量和组分传输方程组比较不同抽采方式下采空区流场与浓度场的变化规律,得到3种不同瓦斯抽采方式的抽采效果和火灾风险的优劣排序。结果表明:由于需要使抽采口进入瓦斯富集区,所以抽采效果越好越容易引导空气向采空区纵深发展,自燃危险性越大,如果氧化带扩大范围超过工作面推进速度的极限,应配合注氮等措施降低自燃概率;综合考量抽采效果和安全性,上隅角埋管抽采方案最为经济、安全;当抽采口离工作面较近时,抽采负压过大会引起空气漏风回流,造成抽采浓度降低,甚至引起抽采口附近自燃。

基于折衷权重的多层次安全性评价方法研究

权重值的确定是安全性评价中非常重要的环节,其准确与否直接决定了评价结果的是否能达到预期目的。为了解决在多层次评价体系中间层和顶层权重无法由熵值法直接求得的不便并保证评价结果的合理性,尝试将基于熵的TOPSIS安全评价方法进行改进,首先将主观评价意见定量化,根据量化结果利用层次分析法求取各因素的主观权重,然后利用信息熵值得到客观权重,最后将二者进行折衷处理,在客观熵权基础上融入主观意见,并引入综合指数的概念来协助计算多层次评价体系中间层和顶层客观权重,通过实例应用,所建立的评价模型计算结果与目前广泛采用的模糊综合评比结果基本一致,解决了多层次评价结构中权重值不易获得的问题。这对于具有多层次体系的安全评价方法不失为一种发展思路。

高位巷瓦斯抽采下采空区自燃危险性数值分析及应用

针对大流量高位巷瓦斯抽采可能诱发采空区自燃问题,以南山矿18层5分段综放面为研究背景,构建采空区气体渗流分析模型。利用变渗透系数和Forchheimer方程,求解非线性流与层流并存下采空区三维氧气分布。结果表明:高位巷瓦斯抽采使工作面氧气更易沿漏风方向采空区纵深发展,氧化带总体宽度会随抽放流量的提高而增加。在进风侧氧气分布后移程度较小,而回风侧受抽放负压显著影响,出现明显氧气富集区。上下隅角封堵配合注氮,会降低抽放对氧气渗入的诱导影响。依据研究结论,利用综合防火措施消除了高位巷附近潜在的自燃危险。

堆放方式对煤堆自燃升温过程的影响分析

为了研究露天煤堆自燃过程中温度的变化特征及其影响因素,在考虑风压、热压和质量扩散等驱动力的情况下建立了二维干燥煤堆传热传质数学模型,利用FLUENT软件对煤堆内部各类场信息进行分析。结果表明:干燥煤堆升温过程大致符合指数特征,在文中设置的边界条件下,高温点位于煤堆中下部,距迎风面大致3 m;煤堆高度越高,内部升温速率越快,其对升温速率的激励影响主要体现在自燃后期;放缓迎风角能降低升温速率,使高温区向迎风面移动;分粒径堆放可显著减缓煤堆升温速率。根据结论,煤堆放置应根据实际条件尽量降低煤堆高度,放缓坡迎风倾角,并将粗细粒径分区堆放,以延长安全存放时间。

煤矿安全生产现状及对策探讨

煤矿是高危行业,受到水、火、瓦斯、煤尘、顶板和冲击地压等6大灾害的威胁,稍有不慎,便会酿成事故的发生,给国家和社会带来巨大的财产损失和政治影响。因此安全应该被放到和企业经济效益甚至国家政治经济稳定发展相同的高度。针对我国目前煤炭安全生产现状作一些分析,并和关心我国煤矿安全的各位同行们共同进行一次相应对策的探讨。

采空区注氮参数设计及三维流场分析

为了合理设计采空区注氮防火方案,以南山矿18-5采空区为研究背景,利用FLUENT软件,结合含变渗透系数的Forchheimer运动方程,对具有抽放巷和注氮管的复杂采空区模型三维流场进行了数值分析。结果表明,大流量注氮在采空区浅部即可取得很好的氧气惰化效果,随着注氮管的深入,惰化效果逐渐降低;小流量注氮取得的惰化效果具有相反的变化趋势,即二者存在不同的最佳注氮位置;受抽放巷影响,模型回风侧存在氧气富集区,仅靠注氮无法对其有效稀释,应配合工作面长距离封堵,减弱高抽巷引起的漏风。依据研究结论和现场施工条件,设计了合理的防火方案,在注氮工作之前,应首先对采空区规模、通风条件和制氮设备能力进行预先评估。

煤堆自燃升温规律与漏风特征的数值模拟

为了研究露天煤堆内部的漏风分布特征以及漏风特征对煤自燃升温的影响,在考虑风压、热压和质量扩散等驱动力的情况下建立了二维干燥煤堆传热传质数学模型,利用FLUENT软件对煤堆内部漏风分布与升温规律进行分析。计算结果表明:煤堆在迎风面漏风风速最高,背风面最低,中间递减,高温区位于迎风坡附近漏风强度适中,氧气充足的蓄热区。大气风速越低煤堆升温速率越慢,低于临界风速,煤堆可以安全存放。风速较高时,风速对煤堆自燃的影响主要体现在高温区位置,而非升温速率。现场可根据风速、煤堆松散度、堆放方式等因素事先评估自燃危险性,以便及时采取措施,提高防火工作效率。

沿空侧煤柱耗氧-升温的三维数值模拟

为研究综放工作面沿空侧破碎煤柱耗氧和释热对自燃发展过程的影响,构建反映煤柱内部氧化升温关系的三维数值模型,利用FLUENT软件对其流场分布进行数值解算.研究结果表明:巷道内空气向顶煤和煤柱渗流—扩散效应明显,渗流影响范围从进风口向出口递减,破碎煤体具有比煤层更好的氧化条件.高温区在空间上位于进风处附近,煤体内部升温速率不但随着时间的增加呈现加速,整体温度分布也有上移的趋势.在煤质一定的情况下,巷道风速会使自燃更加恶化.该研究结论可以在现场防火工作中,事先对煤体破碎程度、释热能力、巷道风量和氧化时间进行综合评估,缩小火源探测范围,提高防火工程效率.

水分蒸发对煤自燃升温过程影响的数值模拟

为了了解水分蒸发对露天煤堆自燃升温过程的影响机制,利用Fluent软件对煤堆内部漏风、温度场信息进行了模拟分析。计算结果表明:高温点位于煤堆中下部;水分的蒸发使煤堆在中期升温速率放缓;水分含量越高,煤堆安全保存期越长。保持一定的水分利于煤堆安全放置。

煤巷周围破碎煤体自燃特征及防火方案研究

针对综放工作面煤巷周围破碎煤体潜在的自燃问题,以南山矿18-5综放工作面回风煤巷为研究对象,对仅存在巷道漏风源条件的煤巷周围破碎煤体氧气与温度分布特征进行了数值模拟,并对注氮和封堵防火的效果进行理论预测。结果表明:氧气从煤巷新风入口向周边破碎煤体发生渗流,渗流范围沿走向随漏风风压损失呈缩减趋势;高温区位于距漏风边界一定距离的煤柱中部,并逐渐上移至顶煤附近;封堵和注氮对自燃具有不同的抑制作用,二者配合使用在局部可获得较好的防火效果。数值模拟结果与现场监测结果相符。

露天煤堆内部升温与水分蒸发阶段特征的模拟研究

为了研究露天煤堆堆放时内部水分含量的动态变化特征,建立了含水煤堆自燃升温模型,利用数值模拟研究了煤堆在堆放30d内温度和水分含量的变化过程,结果表明:煤堆自迎风面开始向背风面依次形成散热带、升温带和窒息带,含水煤堆自燃温度上升过程依次分为Ⅰ升温,Ⅱ缓慢升温,Ⅲ快速升温。而煤堆内水分含量的变化也依次分为Ⅰ缓慢蒸发,Ⅱ快速蒸发和Ⅲ蒸干三个阶段。依据结论对煤堆内部水分含量的动态过程展开进一步研究,有助于将湿润煤体自燃特征规律的实验成果应用于现场实践。

采空区注氮参数与氧化带分布关系研究

为了采取合理的注氮方案降低采空区自燃危险性,利用FLUENT软件模拟了注氮前后采空区自燃带范围的改变情况,并分析了注氮位置和注氮量对采空区氧化带位置分布的影响,从中拟合出最佳的注氮参数。依据理论研究结果,取得了理想的现场注氮效果,研究结论可为类似采空区防火工作提供参考。

煤巷高冒区自燃危险区域分布特征的数值分析

针对煤巷高冒区自燃发火位置隐蔽性较强的问题,利用数值方法从漏风风速的角度分析了高冒区自燃危险区域分布特征。通过对比发现:高冒区的拱形结构会减缓漏入风流速度,使自燃区域主要集中在背风区,施加挡板封闭后会大幅减少自燃区域范围,但挡板密闭不严时,反而会扩大易自燃区域范围,增加自燃几率。现场施工应严格保证挡板密闭性,并尽量延长封闭长度。

瓦斯抽采条件下采空区自燃升温及注氮降温规律研究

针对瓦斯抽采条件下采空区潜在的自燃问题,利用数值方法研究了瓦斯抽放与注氮并存时的采空区升温过程与流场分布表征。结果表明:采空区经一段时间的升温后高温区位置位于漏风风速放缓的氧气富集区内,其在升温过程中呈现加速特征。大流量的瓦斯抽采会使抽放口附近形成二次高温区域,并使整个采空区升温速率加快。

基于TOPSIS法的高层建筑火灾危险性评比分析

为了降低高层建筑的火灾风险,选取三处地标建筑,透过建立的指标体系,利用TOPSIS方法对三处建筑物进行火灾风险排序.从中发现,硬件设施不足的旧式建筑火灾风险最高;新式建筑虽然由于建筑高度造成了较高的固有风险,但其软硬件指标较为完善,总体风险低于旧式建筑.最后,依据得到的风险排序结果,对每一种建筑物提出了相应的火灾风险控制措施.

采空区氧化带位置与注氮效果的数值模拟

为了对采空区易自燃危险区域进行划分,利用CFD方法对采空区氧气和漏风的静态分布、温度动态升温过程以及注氮下的氧气分布变化趋势进行了数值模拟.结果表明,"U"型通风工作面采空区的氧气分布在进风侧较回风侧更集中,易自燃危险区域主要位于进风侧氧气富集区域,范围大小从进风侧向回风侧递减;在氧化带略靠前的位置注氮,可以最大程度使氧气重新分布,防火效果较其他位置更显著.

下保护层开采高位钻孔瓦斯抽采规律的三维数值分析及应用

为了事先确定下保护层开采时不同钻孔层位的抽放效果,构建了包含3种不同高低位置钻孔的三维采场模型。利用FLUENT软件求解渗流扩散方程得到了"Y"型通风工作面采空区瓦斯的空间分布情况,并对不同位置钻孔抽放效果进行比较。结果表明:两个进风巷附近瓦斯浓度最低,沿走向瓦斯浓度向采空区深部逐渐升高,瓦斯整体有上浮趋势,在据工作面后沿空留巷侧上部积聚大量高浓度瓦斯。高位穿层钻孔周围瓦斯浓度降低明显,抽放浓度和影响范围优于低位钻孔。经立体抽采后,留巷处附近瓦斯富集区范围缩小,瓦斯重新分布效应明显。研究结论同现场监测记录保持一致,具有类似近距离下保护层开采工作面,应考虑以高位钻孔为主的抽放布局。

两种不同形状煤堆自燃升温特征的数值模拟

为了研究露天煤堆堆放形状对煤堆自燃过程的影响,建立二维平面煤堆自燃数学模型,利用数值方法比较了三角煤堆和梯形煤堆内部在自燃初期的漏风分布和升温特征。结果表明:高温区位置均会深入两类煤堆迎风表面2 m左右,不同之处在于,三角煤堆漏风集中,梯形煤堆漏风趋势更强,渗透范围广泛,易在煤堆内部形成大面积氧气富集区,其升温速率和高温区面积显著大于三角煤堆。依据温度对比模拟和实验得出以下结论:管理人员需要根据现场情况在成本和安全两方面进行平衡,科研人员针对煤堆自燃现象展开研究时应慎重选择煤堆模型。

含水煤堆自燃升温特征的实验研究

为了了解露天含水煤堆自燃过程中温度变化特性,利用模拟和实验手段研究了煤堆内部温度的动静态分布情况,结果表明:含水煤堆升温过程经历了升温—缓慢升温—快速升温三个阶段,水分的存在使煤堆在自燃中期升温速率放缓,水分含量越高,水分蒸发所需时间越长,煤堆安全保存期越长,水分蒸发完毕后煤堆进入快速升温阶段,温度模拟结果与煤堆升温实验数据在趋势上比较符合,降雨和注水作业都会对煤堆升温过程产生较大的影响,对高温煤堆进行大量注水,只会起到临时的灭火效果,本质上是促进自燃明火发生,适当的循环注水可以起到较长的冷却效果。

安全工程专业毕业生就业情况与培养目标契合度分析

为了研究河南工程学院安全工程专业毕业生就业与专业人才培养目标之间的契合关系,对历年毕业生就业数据进行了整理分析,分析结果表明:毕业生就业率总体良好,但考研生所占比例过大,就业方向与培养目标之间出现偏离趋势,针对两类问题,讨论提出了相关改进措施,研究结论为今后安全工程学院稳定发展提供了初步参考。