瓦斯爆炸冲击波在并联巷道中传播特性的数值模拟

运用AutoReaGas软件模拟了煤矿井下掘进工作面发生瓦斯爆炸时冲击波向临近采煤工作面的传播规律.研究结果表明:冲击波在巷道中传播时,超压峰值和最高温度不断减小,到回风巷交叉口时,两条相向传播的冲击波产生叠加效应,使超压和温度明显增大;最高温度沿着巷道的变化规律与超压峰值基本相同,两个并联采煤工作面对应测点的超压峰值和最高温度基本相同.在冲击波叠加的分岔口附近是破坏较严重的区域,应采取相应的预防措施,减少瓦斯爆炸带来的损失.

矿井通风系统并联巷道降阻调节经济性分析

为解决利用并联巷道进行通风系统降阻调节面临的经济性问题,采用理论分析的方法,依托长平矿生产实际,结合并联巷道降阻调节原理建立降阻调节费用最优化模型,分析了并联巷道长度、巷道过风量、巷道使用年限、巷道施工掘进单价、通风电力单价等因素与费用的关系,及局部并联巷道对通风系统降阻调节的有效性与经济性.研究结果表明:矿井通风全费用随并联降阻巷道长度增加而增加,能够提高通风效果但经济性相对较差;全费用随并联巷道过风量和巷道使用年限增加而增加,但存在经济临界点,可实现通风经济性;得出并联降阻巷道位置是影响通风经济性的一个重要因素,并依据通风动力单价和巷道掘进单价建立经济判定指标,从而能快速、准确确定并联巷道降阻经济调节位置.

特殊并联巷道风流方向不稳定性的探讨

本文用经过实验室试验的实例,介绍了并联巷道风流反向情况、特殊并联巷道 风流反向原因、反向条件。根据特殊并联巷道风流反向的条件,提出了控制特殊并联巷道风流反向的措施。

并联下行通风巷道瓦斯风压诱致风流紊乱研究

高浓度瓦斯在倾斜巷道中积聚会形成瓦斯风压,瓦斯风压会导致积聚瓦斯的巷道及其旁侧分支巷道风流紊乱。通过搭建并联下行通风巷道相似实验平台,并进行一系列实验,研究了瓦斯风压诱致井巷风流紊乱的规律。每组实验中,均首先将倾斜巷道充满100%的瓦斯,并保持它的旁侧巷道瓦斯浓度为0%;然后调节倾斜巷道或其旁侧巷道的风阻,使其不同于其他组实验。实验结果表明:瓦斯风压会造成并联下行通风系统中风流的复杂变化,使并联巷道中的瓦斯随风流往复运动。利用振动理论对依据实验条件简化的模型列出了振动方程,解释了巷道风阻对风流振动阻尼力的影响作用,得出了并联系统中增大任一分支风阻都有助于减弱风流振动的结论。对实验中瓦斯运移规律进行分析可知:某条分支巷道风阻的增大有助于保持其并联分支的风流稳定,但不利于本分支瓦斯的顺利排出。因此,在现场实际中,当下行风巷道出现瓦斯积聚时,应及时增大其旁侧分支风阻,以保持该并联系统风流稳定,从而使积聚瓦斯能够尽快排出。

突出灾变后瓦斯风压诱致风流振荡机理研究

风流振荡效应是灾变后矿井通风网络的重要特征,但目前对风流振荡现象研究较少,且缺乏对风流振荡特征的深入探讨。针对上述问题,以并联下行通风网络为研究对象,对灾变风流和瓦斯气团呈现的振荡效应进行了研究。基于阻尼振动理论构建了开环气流振荡模型,在Matlab软件中采用龙格-库塔法进行数值求解,分析得出瓦斯气团在并联巷道中的振荡特征:随着初始风速增大,瓦斯气团的振幅增大,瓦斯在并联管路中的影响范围将扩大。建立实际巷道的相似模型,模拟并联巷道内风速随时间变化的情况,实验结果表明:由于瓦斯风压和通风机风压的作用,并联巷道中出现了风速反复增大、减小现象,即风流振荡现象;初始风速由0.35 m/s增大至0.62 m/s时,风流振荡时间由50 s缩短至35 s,并且最大反向风速由-0.4 m/s左右变为-0.12 m/s左右,说明增大初始风速有利于瓦斯气团扩散和排出。提出了并联倾斜瓦斯积聚井巷风流振荡的预防与控制措施:对空气支路施加挡风措施;对瓦斯支路加强局部通风,增大风速。

最大阻力线路法优化井巷断面的探讨

分析了优化井巷通风断面的重要性,提出了确定最大阻力线路,以及对最大阻力线路上井巷断面优化的方法,并对最大阻力线路法优化井巷断面相关的一些问题进行了分析。

采煤工作面上隅角瓦斯爆炸传播研究

为研究采煤工作面上隅角瓦斯爆炸在采面联巷内的传播特征,采用U型并联管道系统模拟爆炸在实际巷道内的传播。结果表明,上隅角瓦斯爆炸冲击波在采煤工作面不规则巷道中传播时,爆炸冲击波和火焰陡然变化,出现爆轰;进、回风巷内冲击波进入上下山巷道出现叠加;冲击波经过进风巷与回风巷传播特征存在较大差异,冲击波在回风巷内属燃烧爆炸传播,而在进风巷内属一般空气区传播,上下山巷道及工作面属爆炸破坏较严重区域,应强化预防措施,减少瓦斯爆炸带来的损失。

瓦斯爆炸火焰和冲击波在并联巷网的传播特征

为了研究瓦斯爆炸在并联巷网内的传播特征,利用并联管道系统模拟爆炸在实际巷道内的传播特征.结果表明:爆源点在掘进头时,并联管道两侧的火焰传播速度Sf和爆炸超压值ΔPmax接近,火焰和冲击波叠加后,爆炸强度增加,ΔPmax从0.38 MPa突跃到0.46 MPa.爆源点在工作面时,爆炸向邻近掘进头传播时测得的火焰速度和爆炸超压缓慢增大,而向较远的封闭端传播时ΔPmax的值一直增大,而火焰传播分3个不同的区段;爆炸向邻近工作面传播时,在汇聚点附近测得的爆炸超压(0.44 MPa)明显高于两侧的超压值(0.39和0.38 MPa),但火焰传播速度会降低.煤矿瓦斯爆炸叠加地点附近是爆炸破坏较严重区域,故是设备和人员防护的重点区域.