基于CESE方法的煤矿风井泄爆全过程模拟与消波增效研究

为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法,针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法,建立了系列全尺寸三维仿真模型,利用LS−DYNA软件的CESE求解器,进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明:现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射冲击波且不能快速有效地予以消弱,致使风硐中先后出现可对风机造成二次冲击的2道冲击波;去除防爆门立壁结构对提升泄爆效果作用不明显,但可使防爆门受到的冲击明显减弱;在一定范围内,减轻防爆门质量对提高泄爆效果的作用较为有限,且会使防爆门吸收的爆炸能量明显增加;在增量不大的情况下,增大防爆门到风井和风硐交岔点的距离即能有效改善泄爆效果;侧向和正向先行泄爆方法均能明显增强泄爆效果,并对防爆门有显著的减冲和保护作用,在算例条件下,最优可使反射波超压峰值下降49.4%和28.3%;防爆门开启时间、泄爆面积和防爆门到风井/风硐交岔点的距离是影响泄爆效果的重要因素;风井达到良好泄爆效果所需要的开启时间比现行防爆门要短得多;仅在井口设置防爆门存在不能消减风硐中第1道冲击波超压峰值的局限性。基于对风井泄爆过程、机理和方法的新认识,提出了以“两区域多通道”泄爆为特征的主辅防爆门协同泄爆方法,以系统提升风井泄爆效果和防爆水平。

煤矿立风井防爆门发展现状分析

煤矿风井防爆门是保护主通风机的重要安全设施。在本世纪以来的重大煤矿爆炸事故中,因风井防爆门设计缺陷造成事故扩大化的问题屡有发生,使得煤矿风井防爆门受到多方关注和重视,并获得快速革新和发展。梳理了国内外煤矿风井防爆门相关法规和标准的制订情况,分析了十多种典型煤矿立风井防爆门的结构、特点和防爆工作原理,介绍了相关理论和试验研究成果。在此基础上,着重分析指出了风井防爆门发展中存在的问题,并提出了解决问题的方向和思路。

矿用自动复位式风井防爆门研究

针对煤矿井下发生爆炸时,传统防爆门飞离井口、容易造成井下大范围人员伤亡的问题,研发了自动复位式风井防爆门系列产品,介绍了其防漏风措施,提出了由风机叶片强度反求防爆门受到的爆炸冲击载荷的方法,给出了防爆门梁(柱)和门板与梁(柱)连接部位强度的计算式以及根据风井负压确定门板厚度的计算式等。该产品平时密封可靠;停风时自动开启实施自然通风,恢复供风时自动关闭;发生爆炸时迅速开启保护主要通风机,爆炸过后自动复位,迅速恢复通风系统,给遇险人员自救和应急救援创造有力条件。

煤矿回风立井防爆盖改进

分析了防爆盖存在的问题,基于此,提出了防爆盖的优化与改进设计方案,即将防爆门变成铰链门式开合结构,并在四周加设正方形的门框,门框侧面安装转轴和铰链;为了对防爆盖进行更好地密封,在门板与门框之间采用了特质的密封件,并呈"口"字形进行密封。改进后的防爆盖大大缩短了井下反风时防爆盖锁紧的时间,提升了该矿通风系统的安全性。