局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题,以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景,采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因,并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明:采用负压通风时,增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数,仍低于20%;采用局部正压通风时,采场内20%氧气体积分数等值线在通风风速达到1.6 m/s时,与工作面呈平行状态,增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数;采用局部正压通风回风巷增阻时,相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题,且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件,建立工作面采场气体运移模型,开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究,数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明,采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题,工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15%上升到20%以上,并始终保持正常水平,确保了工作面的安全生产。

均压通风解决工作面回风隅角低氧问题的研究

为了有效解决海湾煤矿3^(#)井2203工作面回风隅角低氧问题,利用均压通风提高2203工作面与上部采空区和邻近采空区之间的压差,改变采空区漏风流场,当带式输送机穿过调节风门时,通过适当漏风来代替过渡封堵。结果表明,启用均压系统后,回风隅角处O_(2)浓度从14.8%升高至19.8%,并一直保持在19.8%左右;回风流中O_(2)浓度从18.6%升高至20.2%,并一直保持在20.2%左右;回风顺槽内压力高于上部采空区30 Pa;通过调节风门处漏风量为4.2 m^(3)/s,工作面通风量为35.0 m^(3)/s。通过均压系统的应用,成功解决了回风隅角低氧问题。

引射器治理工作面隅角低氧的研究与应用

矿井工作面正常回采时隅角容易产生低氧现象,会导致工作人员作业期间呼吸困难等问题。通过现场测试,回风隅角的氧气浓度为15.5%~17.5%,且随地表气温的升高而降低。为此,提出了基于引射原理的工作面隅角低氧防治技术,并将技术与现场应用相结合。结果表明,引射风流对工作面回风隅角低氧环境改善效果良好,引射风流方向与回风巷呈一定夹角设置时,改善效果最佳;此位置条件下引射风速8 m/s便可有效消除回风隅角低氧现象,使整体氧气浓度保持在19%以上。根据以上研究结果,结合陕北某矿112207工作面实际情况,进行了引射器现场应用与效果检验。在设备正常运行7 d后,工作面回风隅角氧气浓度维持在18.5%以上,治理效果显著。

回风隅角低氧对光干涉甲烷检测仪的影响及校正方法研究

针对回采工作面回风隅角多种甲烷检测设备检测结果不一致的问题,分别从设备本身和氧气浓度等方面进行实验室和现场研究。结果表明,便携式甲烷检测仪和在线式甲烷检测仪测定数据结果一致,不受氧气浓度变化的影响;随着氧气浓度的降低,光干涉甲烷检测仪显示的甲烷浓度值呈不断升高趋势。根据实验室数据,得到了光干涉甲烷检测仪在低氧时的校正公式,并对校正公式在现场进行了验证;分析了金达煤业煤层赋存和采动情况,得到回风隅角氧气浓度降低的原因,即10号煤层工作面回风隅角受本煤层及邻近层采空区回风、采空区遗煤自燃和注氮气防灭火措施的综合影响。据此,提出了加强回风隅角通风管理和光干涉甲烷检测仪读数校正等措施,降低氧气浓度对光干涉甲烷检测仪的测量影响,从而为解决此类问题、提高工作面瓦斯安全监测提供借鉴。

页岩油复杂裂缝形态段塞处理技术研究

松辽盆地古龙凹陷页岩油是大庆油田重要的接替领域。由于古龙页岩油储层地质条件独特,水平页理纹层发育,压裂时在近井端易形成复杂裂缝形态,裂缝转角大,易脱砂,导致主压裂施工中加砂困难,压力波动幅度大,无法有效连续加砂。为降低连续加砂施工难度,基于流体力学理论和颗粒冲蚀理论建立模型,利用有限元迭代法模拟低砂比段塞阶段支撑剂对裂缝转角的冲蚀效应。模拟结果表明,裂缝转角处的冲蚀效应与排量和砂比呈正相关,与压裂液黏度呈负相关。基于模拟结果建立排量、砂比及压裂液黏度与冲蚀效应的关系图版,并依据图版对试验井低砂比段塞阶段压裂液物性排量等施工参数进行优化,施工排量16m3/min,在砂比5%、压裂液黏度20mPa·s条件下缝内冲蚀效果最好。充分利用段塞加砂阶段,打磨裂缝转角,控制近井端裂缝形态,降低连续加砂施工难度。

运用Moldflow解决制品变形问题

本文针对塑料产品在成型过程中由于壁厚不均且壁厚变化较大而产生严重变形问题进行分析。使用Moldf low 3D网格进行模流分析,该产品产生较大的变形,最后解决方案是在模具结构上着手,修改模具进胶方式,不仅解决了注塑变形问题,还降低成型压力,提高模具寿命。

叶栅吸力面吸气位置与角区分离的关联性分析

高压压气机后面级的叶片吸力面三维角区内易堆积大量的低能流体。为了指导吸气槽设计,达到量化分析叶栅吸力面吸气槽位置与角区分离的关联性的目的,以一高负荷压气机叶栅为研究对象,采用计算流体力学仿真软件讨论了全叶高吸气槽轴向位置变化对叶栅性能的影响,并以角区分离起始位置到叶栅前缘之间的距离(ZCS)作为量化标准。研究表明:在设计工况附近,总压损失随着吸气槽轴向位置从前向后移动表现出了先减小后增大的趋势,且叶片吸力面吸气槽在不同工况下存在最佳轴向位置。在0°迎角时,当吸气槽距离分离点间的轴向距离为0.33倍的ZCS时为最佳,可使总压损失系数降低10.9%。这种量化结果借助角区分离结构实现了吸气槽轴向位置设计的标准化指导。

大型集装箱船舱口角隅高低周复合疲劳寿命预报方法研究

大型集装箱船遭遇高海况时,舱口角隅处应力水平可能接近甚至超过材料屈服极限,因此循环极端载荷作用下的舱口角隅疲劳损伤可视为高低周复合疲劳问题。本文采用一种高低周复合疲劳寿命预报模型对某大型集装箱船的舱口角隅进行疲劳寿命预报。首先建立全船有限元模型和水动力模型,给出不同浪向角及波浪频率下舱口角隅节点的热点应力传递函数,然后采用北大西洋波浪散布图得到节点的应力范围,对其中超过80%屈服应力的海况,通过Neuber公式求出角隅节点的弹塑性循环应力应变幅,最后采用复合疲劳模型计算得到舱口角隅的高低周复合疲劳寿命。与采用谱分析方法预报的疲劳寿命进行对比后的结果显示,高海况导致舱口角隅发生的低周疲劳损伤不可忽略,应采用高低周复合疲劳评估方法对其进行寿命预报。本文工作可为船体结构疲劳寿命的准确预报提供参考。

浅埋近距离煤层群综放工作面回风隅角低氧治理技术

针对浅埋近距离煤层群开采过程中经常会出现的上隅角现象防治难题,以陕北小保当煤矿112207工作面为研究对象,提出了基于引射原理的工作面低氧防治技术并利用数值模拟软件,对不同引射风流条件下工作面风速及氧浓度变化规律进行分析。模拟结果表明:引射风流对工作面回风隅角低氧环境改善效果良好,引射风流方向与回风巷倾斜设置时,效果最佳。此位置条件下引射风速8 m/s便可有效消除回风隅角低氧现象,使整体氧浓度保持在19%以上。最后,通过现场试验对数值模拟结果进行了验证,检验了所提出的基于风流引射技术的回风隅角低氧方法的有效性。研究成果能够对工作面回风隅角低氧防治工作提供一定的指导。

7m大采高综采工作面低氧抽放技术研究与应用

大柳塔煤矿开采的52号煤层在“U”型负压通风的作用下,综采工作面在回采期间回风隅角、机尾安全出口、工作面出现不同程度的低氧现象。为从源头上进行治理,以52506工作面为例,对工作面低氧原因进行了分析,在其回采过程中在隅角处安设了负压抽放管路,改变回风隅角气体流向,均衡回风隅角和采空区之间压差,将原本涌出的有害气体直接抽排掉,从而在一定程度上减缓或抑制采空区内有毒有害气体的涌出,以达到预防低氧的目的,有效解决了低氧隐蔽致灾问题,保证了工作面安全回采。

综放工作面上隅角低氧区域综合治理技术实践探析

以麻家梁矿14203-1综放工作面为研究背景,针对工作面在回采期间存在的上隅角低氧、CO气体超限现象,提出加强综放工作面的端头封堵、退锚作业、优化回采工艺、合理控制工作面注氮量以及在工作面上隅角安装引射式瓦斯稀释器等综合治理技术。实践表明,该技术治理效果良好,矿井安全生产得到了有效保障。

综放工作面上隅角低氧研究及治理技术

综放工作面低氧严重影响操作人员的健康,同时影响工作面的回采效率。为解决建新煤矿4212综放工作面上隅角出现的低氧问题,通过对工作面的通风情况进行分析,得出工作面上隅角出现低氧现象是煤层地质条件、采空区注惰性气体、上覆采空区漏风等系列因素综合作用的结果。结合现场条件分析,采用在该工作面上隅角插管、辅以上下隅角封堵相结合的综合治理措施,使工作面从低氧浓度16.8%~18.4%转为安全氧气浓度18.9%~20.4%。实践表明,该治理技术的实施使工作面上隅角氧气浓度达到了规定范围,有效控制了4212综放工作面上隅角氧气浓度较低问题,保障了工作面的安全生产,综合措施治理低氧问题效果显著。

低位巷瓦斯抽采条件下采空区遗煤自燃规律研究

煤层顶板布置低位巷抽采瓦斯是解决工作面上隅角瓦斯超限问题的重要技术措施,但低位巷大流量混合抽采造成采空区漏风严重,增加遗煤自燃风险。目前针对低位巷布置与抽采流量协同影响采空区遗煤自燃方面的研究较少。针对贾家沟煤矿10106工作面布置低位巷抽采采空区瓦斯的实际情况,采用COMSOL软件建立了非均质采空区三维流-固-热多场耦合数值模型,通过数值模拟分析了低位巷抽采瓦斯诱导采空区遗煤自燃规律,结果表明:低位巷瓦斯抽采能够降低工作面上隅角瓦斯浓度;瓦斯抽采流量与自燃氧化带最大宽度、采空区最高温度呈正比,抽采流量增加,则自燃氧化带最大宽度和采空区最高温度增加,但过高的抽采压力导致上隅角附近空气“回流”至采空区,增加采空区遗煤自燃风险;当低位巷瓦斯抽采流量一定时,内错距越小,则采空区自燃氧化带最大宽度和最高温度越大。结合数值模拟结果与工程实践,确定贾家沟煤矿低位巷内错距为15 m,瓦斯抽采流量为45 m^(3)/min,此时上隅角瓦斯体积分数为0.875%,采空区自燃氧化带最大宽度为59.14 m,有效解决了上隅角瓦斯浓度超限问题,且未显著增大采空区遗煤自燃危险区域。

低变质煤层工作面回风隅角CO分源占比研究

通过程序升温实验研究了煤样在不同温度下的CO产生速率,经拟合实验数据得到了煤矿井下不同温度条件下煤体的CO产生速率;通过对工作面进风巷至回风巷沿线测点的观测,得到了非生产时期和生产时期采煤工作面CO浓度场、温度场及遗煤厚度分布规律,经计算得到了非生产时期和生产时期采煤工作面不同区域煤体对回风隅角CO浓度的贡献及占比。结果表明:工作面CO浓度场的分布是由煤体的温度场决定的,回风隅角的CO气体来源于后溜条带状浮煤的占比在64.3%以上,来源于采空区的占比不高于35.7%,后溜机尾区域产生的大量CO气体主要是由后镏机尾的电机温度及该区域浮煤量来控制,回风隅角CO超限防治的重点区域是133#架至回风隅角对应的后溜区域。

多环模糊控制的线控转向系统转向电机控制研究

为改善线控转向(SBW)系统在负载强变化工况下前轮转角跟踪控制效果不佳的现状,提出一种针对转向电机的多环自适应模糊控制(MLAFC)方法。以实际信号反馈为参照确定综合判定模糊控制规则,通过动态调整位置环及速度环PI控制参数,实现SBW系统负载突增工况下转角跟踪控制自适应优化。仿真及硬件在环试验结果表明:相较固定参数控制,MLAFC方法能显著提高SBW系统转角跟踪精度和响应速度,并结合低通滤波器解决硬件试验中信号传输离散化导致的模糊控制参数输出抖动问题。

复合煤层开采上隅角瓦斯超限与低氧协同防治技术研究及应用

为了解决复合煤层开采条件下,上覆采空区瓦斯下泄导致的下覆工作面回采时,上隅角瓦斯超限和严重低氧问题,以晋华宫矿为例,通过分析晋华宫矿各煤层情况、上隅角有害气体来源和上覆采空区气体下泄运移规律,得到了治理下泄气体的防治技术。结合8714工作面的实际情况,提出主动治理和被动治理的技术措施,并利用上隅角埋管和高抽巷抽采治理瓦斯及低氧,解决了上覆采空区瓦斯下泄导致的瓦斯超限和低氧问题,对类似矿井具有重要的指导意义。

低变质煤层工作面CO负压引排可行性研究

为了解决低变质煤层工作面回风隅角CO超限问题,在大南湖一矿利用引排风机进行了回风隅角CO负压引排可行性验证试验。试验证明抽放治理CO超限是可行的,据此设计了大南湖一矿负压引排系统,并提出了回风隅角CO负压引排无分支插管引排和多分支插管引排两种引排方法。经现场应用,回风隅角CO浓度由1.2×10^(-4)以上降至2.4×10^(-5)以下。

Greater Unity多层复杂断块油田低压注水开发调整研究

在多层复杂断块油田地质建模和数值模拟研究中选择角点网格系统,针对其网格灵活、不同油层网格步长易变和不同层位油水井井点网格位置不同的特点,对完井射孔层位、措施层位及其井点网格位置的定义方法进行了描述,并研制了角点网格完井射孔层位定义数模辅助工具,用于生成油水井不同生产层的节点坐标以及生产层段变更后新生产层位的节点坐标、射孔信息和射孔段物性。以苏丹Greater Unity低饱和复杂断块油田为例,利用角点网格系统的优点和所研制的辅助软件,大大提高了高含水油田油藏数值模拟历史拟合效率和剩余油分布预测的精度。对注水时机和压力系统进行了计算论证,研究结果表明:该油田的注水时机为地层压力下降幅度达35%左右时实施低压注水开发。通过极限井网密度和极限井数等经济界限指标计算和井网、井数模拟对比研究,确定了该油田开发调整的注采井网和合理的新井井数。

倒角坯热轧过程角部变形和温度分布研究

针对某钢厂2250热连轧机组的轧制工艺条件,对热轧过程中超低碳钢直角和倒角坯角部变形和温度分布进行了研究,得出不同轧制条件下倒角坯形状变化规律,给出了不同轧制位置处温度分布的变化曲线,并对比了倒角坯和直角坯温度分布和角部变形特点。研究结果表明倒角坯角部形状遗传到精轧之前,并且倒角坯角部温度在轧制过程中变化更为均匀,对精轧角部变形更为有利,从而改善热轧带钢边直裂缺陷,为边直裂研究提供理论基础。

江苏及邻近地区地震视应力特征研究

采用江苏省数字地震台网记录的地震波形资料,利用震源位移谱低频水平与拐角频率计算了2000~2010年江苏及邻近地区561个ML≥1.5中小地震视应力值。结果显示,江苏及邻近地区的地震视应力平均值为0.91 MPa,与中国大陆的平均水平相当。视应力与震级无明显的线性关系,在震级相对较大时表现出一定的高震级对应高视应力的特点。视应力高值地区主要集中在江苏中部至南黄海海域,次高值集中分布在郯庐断裂带中南段的苏鲁交界地区、安徽段固镇至定远附近地区和肥东、巢湖一带,反映了以上地区较高的地震活动水平及地壳应力状态。不同区域ML2震级档视应力的差异性基本反映了区域地质环境、构造活动等特征的差异。