矿井瓦斯爆炸冲击波与通风动力耦合数值模拟

为了探究井下瓦斯爆炸冲击波与通风动力耦合的传播机理,本文运用Fluent软件模拟了矿井通风状态下爆炸冲击波在巷道传播状态。数值模拟研究结果表明,冲击波在底部管道中传播时,随着传播距离的不断增加,爆炸压力的减小趋势不断缩小。冲击波在管网中的传播规律与直管中一致,即离爆炸源越近的位置超压值越高。受到分岔管道扰动源的影响,不同管道中的冲击波持续相互作用,导致超压衰减系数较直管中有所不同。同时,不同直管中的超压变化过程以及超压冲击波峰值分布特性也较直管有所差异。

基于Ventsim的矿井通风模拟与优化研究

为解决采区封闭后风流变化问题,以开滦集团某煤矿为实例,以通风阻力测定得到的通风路线长度、通风阻力与巷道风阻等作为基础数据,依据通风系统图绘制单行线图,运用Ventsim三维通风仿真系统构建通风系统三维模型,利用仿真系统的风网解算与风流模拟功能对采区封闭方案进行模拟,最终使得井巷风量达到设计要求。结果表明,运用Ventsim三维通风仿真系统对封闭方案进行模拟后,采区总进风量减少14.35 m^(3)/s,总回风量减少12.34 m^(3)/s,矿井通风总阻力降低291.7 Pa,实现了通风系统的降阻增风。

深部矿井TBM掘进巷道通风及降温耦合模拟分析

目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素对巷道内通风和降温过程的影响。结果结果表明:巷道平均风速与风筒出口风速基本呈线性关系,风筒布置在巷道顶部通风降温效果最佳;风筒出口风速与巷道温度呈负指数相关关系,增加风速可以降低巷道温度;风筒出口温度与巷道截面平均温度基本呈线性关系,巷道内温度随着风筒出口温度升高而升高;掘进工作面达到26℃及以下时风筒出口风速和风筒出口温度之间的多项式关系得到了确定。结论研究结果可为解决TBM掘进深井巷道的高温问题提供参考。

深部复杂矿井通风系统优化数值模拟研究

随着地下矿山生产规模以及开采深度加大,矿井通风系统的合理可靠性面临重大挑战,并成为了井下安全高效生产的决定性因素之一。本文提出了复杂深埋矿山通风系统优化的策略与流程,并采用现场调查和数值模拟相结合的方式开展了湖南水口山康家湾矿通风系统优化研究。通过通风系统测定、风流线路优化、通风工程改造、风机选型等流程为康家湾矿提出了通风系统优化方案。最后,建立了康家湾矿三维通风系统模型,并通过数值模拟评估了该矿通风系统优化效果。研究结果表明,依据本研究的通风优化方案,康家湾矿新鲜风流全部转入预定深部中段,通风系统整体效率由68.2%提升至80.5%,污风串联和风流短路问题得到解决。本研究有助于为深部复杂矿井通风系统优化提供科学指导,为保障地下金属矿山安全生产提供了关键技术支持。

矿井下行通风巷道火灾的数值模拟研究

为了研究矿井在下行通风巷道发生火灾时的烟气浓度和温度的变化规律,本文运用FDS火灾模拟软件,分别设置正常通风、加大通风量和开通排烟支路3种火灾模拟场景,并对3种场景下矿井下行通风巷道火灾时的烟气浓度和温度进行了数值模拟对比研究。结果表明:在开通排烟支路的情况下,能有效控制高温烟气逆流进入进风大巷,且对工作面破坏最小,利于井下人员疏散,并提出了合理的控制措施,以为有效控制矿井下行通风巷道火灾提供指导。

基于Ventsim软件的矿井通风系统全局经济性优化

为确保JAMA铜矿矿井通风系统全生命周期达到最佳经济性运行,采用Ventsim矿井通风三维仿真软件对通风系统进行模拟研究,通过对通风网络中关键井巷的结构尺寸进行经济性优选,发现超大型矿山通风系统具有非常大的经济性优化潜力,可供同类型矿山参考借鉴。

矿井火灾时期CO生成及扩散规律模拟研究

为研究矿井火灾时期不同通风方式的巷道中CO浓度受风量影响的变化规律,运用PyroSim及火灾动力学模拟软件FDS进行巷道火灾数值模拟。分别设置2.1、10.7、21.4、32.0、42.7 m~3/s 5种不同供风量,以及平巷通风、上行通风和下行通风3种不同通风方式的巷道进行火灾模拟。结果表明:火灾规模与巷道供风量相同时,下行通风巷道中火源上风侧及下风侧CO浓度最高,火源处CO浓度最高的为上行通风巷道;随着风量的增加,CO浓度均呈现下降的趋势,且上行通风巷道中CO浓度下降速率最快;风量增加对下行通风巷道中CO分布的影响幅度较小。该研究结论可有效指导矿井火灾时期避灾路线合理规划。

高原矿井分段式增氧通风数值模拟研究

针对高原矿井机械化掘进巷道传统扩散式增氧通风方案富氧效率较低及氧气资源浪费严重等问题,提出了一种新型分段式增氧通风方案。基于ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对某海拔4000 m的金属矿山掘进巷道,以掘进巷道需氧区域氧浓度提升至26%为目标,设计对比试验,分析传统扩散式增氧通风方案与分段式增氧通风方案掘进巷道的富氧扩散、氧气空间分布差异,并引入目标富氧偏离量和富氧输运效率2项指标,评估分段式增氧通风与传统扩散式增氧通风的富氧能力。结果表明:与传统扩散式增氧通风相比,分段式增氧通风的富氧扩散速率得到明显提升,增氧范围扩大,富氧耗时显著降低,巷道中段、末段需氧区域氧浓度分别上升至24.6%和25.5%,目标富氧偏移量降低至1.372,氧气利用率上升至50%,充分验证了分段式增氧通风方案富氧的有效性和优越性。该研究成果对于高原矿井制定机械化掘进巷道通风方式具有一定的指导意义。

采矿工程中的矿井通风设计与优化

矿业领域中的矿井通风布局与改善具有突出意义,关于确保矿工安全和提升煤矿经济效益,其至关重要的地位务必重视。本篇论述将煤矿通风系统作为研究主体,针对特定项目实例,针对矿井通风系统的设计与优化进行了精细研究。首先,矿山通风设施的核心理念以及构成部分得以深入剖析;其次,探讨了矿山开采环节通风设施的关键作用所遭遇的困难;然后,一种整合了数值分析与实验证实的通风设备优化方法已被成功研发。

基于CiteSpace的矿井通风文献综述

矿井通风是当前煤矿生产研究领域的重点。借助CiteSpace可视化软件,对2002—2022年的410篇相关中文文献进行分析,发现矿井通风领域研究的核心机构包括中国矿业大学等,核心作者包括刘剑等,已经形成高校、研究机构、企业通力合作研究局面;重要研究主题包括数值模拟、优化、网络解算、故障诊断、可视化、平均风速、安全生产等;研究热点主要聚焦在网络解算、安全生产、数值模拟等。今后需进一步加强计算机技术与矿井通风理论的结合研究,应用不同软件、方法、技术实现矿井通风网络解算及矿井通风情况的模拟,以加强对矿井通风规律特性的把握,建立安全预报预警系统平台,促进安全生产工作。

配备辅助通风的高温矿井采掘区温度分布数值模拟

巷道高温是制约深部开采的一个重要因素。为了更好地发挥辅助通风设施的作用,提高短距离高温矿井的通风降温效果,采用数值模拟方法研究辅助通风设施对巷道降温效果。通过建立数值模型,设置有无辅助通风设施、不同辅助通风设施长度、不同辅助通风设施与墙壁之间的距离以及不同进气道风速等条件,分析掘进巷道的冷却情况。结果表明:无辅助通风设施的巷道仅靠增加进气道风速无法获得显著的冷却效果;在增加辅助通风设施的情况下,随着辅助通风设施长度的增加,掘进巷道的冷却效果越来越好,当辅助通风设施长度增加到一定程度后通风降温效果开始下降;增加辅助通风设施与墙壁之间的距离可显著提高通风降温效果;在辅助通风设施长度和辅助通风设施与墙壁之间距离固定的前提下,增加进气道风速可改善冷却效果,但随着风速增加,冷却效果改善越来越不明显。

基于Ventsim的矿井通风网络仿真模拟与方案优化

利用Ventsim软件建立了某矿井通风网络三维仿真模型,通过对压入式和抽出式通风的模拟解算以及数据分析,从通风的角度论证矿井联合开拓系统的合理性,并结合井下工作面实际通风情况,提出了相应的优化措施。结果表明,采用不同的通风方式,矿井通风网络相关参数未出现较大波动,联合开拓设计方案是合理的,工作面采取的通风优化措施符合实际情况,具有可行性。现有通风设备也完全满足联合开拓后矿井通风的需求,模拟数据可以作为矿井通风网络调整的依据。

基于Ventsim的矿井通风风量模拟研究

矿井通风系统合理建设是井下安全高效生产的保证。以广西某矿山为工程背景,采用Ventsim三维软件对矿井通风系统进行模拟,并对矿井的整体需风量进行了计算,在工程中测量了通风风量。研究表明,Ventsim软件可以建立合理的矿井通风系统模型。仿真模拟矿井的进风量、回风量与实测矿井风量相符合,同时模拟结果还表明矿井风阻较大,系统漏风、循环风严重,该研究对矿井通风系统的优化改造具有指导意义。

矿井巷道内的通风数值模拟

基于矿井巷道的特点和紊流方程,建立了矿井巷道入风流通数学模型,采用数值模拟软件对入风流在巷道内速度场的分布及在不同风速下巷道内温度场的分布进行数值模拟,结果表明在风速为4.5 m/s送风较为稳定,温度较低,较好的改善了巷道内的工作环境。

五虎山矿井通风量数值模拟优化研究

介绍了三维通风模拟仿真系统软件,针对五虎山矿井提高产量时风量不足的问题,提出了改变主通风机参数的通风优化方案,采用矿井三维通风模拟仿真软件数值模拟了主要通风机性能参数改变后对五虎山矿井主要巷道通风量的影响,结合现场实际得到该矿的最优通风方案。研究结果为今后五虎山矿井通风系统优化提供了理论基础和技术支持。

深部矿井通风系统调试优化方案与数值模拟分析

矿山生产由浅部转入深部后,需对矿井通风系统进行整体的技术调试和优化工作。针对某地下开采矿山深部工程通风系统试运行效果不佳的问题,通过对通风系统现状调查和检测,分析得出通风系统风量不足,风路不畅,阻力大,主扇能力不够,存在漏风等问题,提出了查找封堵漏风点、并联回风线路降阻、主扇风机优化选型、辅扇风机平衡回风线路阻力等调试优化方案;采用Ventsim三维通风模拟软件进行建模与计算分析,验证了调试优化方案的可行性;工程应用显示可以满足矿山井下深部生产通风需求。

矿井水平巷道通风降温影响因素数值模拟研究

为探究矿井水平巷道进风风量、进风温度、壁面温度等因素对通风降温效果的影响规律,应用Fluent软件对一段长300m的半圆拱形巷道的通风降温过程进行数值模拟。设定进风速度2m/s、进风温度25℃、壁温30℃为基本工况,改变各因素参数,对巷道出口风温数值结果进行分析。结果表明,风量与出口风温之间近似为幂函数关系,风速从2m/s增加为8m/s时,巷道出口风温仅降低0.3℃;进风温度与巷道出口风温之间为线性关系,进风温度降低1℃,则出口风温降低0.59℃;壁面温度和巷道出口风温之间为线性关系,壁面温度每增加1℃,巷道出口风温上升0.4℃。由此可知,进风温度及壁面温度对通风降温影响远大于风量的影响。

矿井主通风机风量测试方法的数值模拟研究

以圆形巷道为例,研究支架对于利用风速法测定矿井通风机风量的影响,在已有研究基础上利用FLUENT软件对巷道的风流场的分布情况进行模拟。模拟主要针对有支架和无支架两种情况下的巷道风流场进行研究,模拟结果表明,支架的存在会对测风断面的风速值产生影响,使得实际值与测量值之间存在差异,其中平均相对误差为5.7%,最大相对误差可以达到12.3%。本研究对于改进通风机风量测定方法及进行后续的误差补偿提供了一定的理论指导。

矿井主通风机风量测试方法的数值模拟研究

以圆形巷道为研究对象,研究支架对利用风速法测定矿井通风机风量的影响,在已有研究基础上利用FLUENT软件对巷道的风流场的分布情况进行模拟。模拟主要针对有支架和无支架两种情况下的巷道风流场进行研究。模拟结果表明:支架的存在会对测风断面的风速值产生影响,使得实际值与测量值之间存在差异,其中平均相对误差为5.7%,最大相对误差可以达到12.3%。本研究对于改进通风机风量测定方法及进行后续的误差补偿提供了一定的理论指导。

矿井火灾时期温度分布数值模拟

矿井发生火灾时,由于风流温度的变化,在井巷中会产生“浮力效应”和“节流效应”,风流受火灾动力的作用,容易引起其状态紊乱,甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。矿井火灾时期温度不易直接测量,本文提出了矿井火灾时期温度分布计算数学模型,结合人工智能理论中的深度优先搜索法,编写了火灾时期烟流传播过程及温度分布的软件,对矿井火灾时期烟流传播过程及温度分布进行了数值模拟,对制定火灾预案及火灾时期决策具有重要意义。同时利用深度优先搜索法,确定了火灾时期任一时刻非污染范围、污染范围、火区和可能污染范围,为确定避灾路线和救护路线提供了依据。