风流扰动下露天矿土质路面粉尘运移规律研究

为降低露天矿土质路面粉尘质量浓度,提高清洁生产水平,采用气固两相流理论,建立粉尘颗粒起动模型,分析粉尘起动风速及变化规律,利用实验研究进行验证,并确立粉尘运移规律以及运动形式,选取正交实验极差分析各因素对起尘量影响显著性。研究结果表明:粉尘起动风速与粉尘粒径、含水率、负荷均有函数关系;起尘量在粒径、含水率、负荷、风速4种因素下呈现不同变化规律,与粒径、风速均呈非线性关系,与含水率呈负相关,与粉尘负荷呈正相关,影响显著性为:粒径>负荷>风速>含水率;粉尘运动形式与风速和粒径相关,在5 m/s风速下,(0,75]μm粒径粉尘易做悬浮运动,(75,500]μm粒径粉尘易做跳跃运动,(500,1000]μm粒径粉尘易做蠕移运动。研究结果可为降尘措施提供理论指导。

超声波风速传感器风场误差的数值模拟

为了研究矿用超声波时差法风速传感器测量结果受风场误差的影响,采用计算流体力学方法对不同结构类型的传感器在不同风向、风速下的流场和声道速度分布进行分析。研究结果表明:对射式结构的测量风速受风向角的影响明显大于反射式;对射式结构在45°风向角下经修正后的相对误差最小,且优于反射式;3种反射式结构中,换能器凹陷安装对测量风速的影响最小,凸起安装其次,半凸安装影响最大;换能器凹陷安装受风向角的影响最小,凸起安装和半凸安装影响相当;3种安装方式下,半凸安装在45°风向角下经修正后的测量误差最小;超声波风速传感器选择合适的结构布局,可以提升测量准确度。

通风系统性能测定及优化方案研究

为解决随着矿井工作面的推进及生产能力的提升,通风系统性能无法满足实际生产需求的问题,以实践生产为例,在该矿井综合情况分析的基础上,采用标准方式对矿井风速、风量、粉尘浓度以及通风机工作参数进行测定,并对其性能进行综合评价。在此基础上,提出了优化东翼和西翼风巷的具体方案,以实现该矿井通风系统的优化。

采煤机机载式喷雾引射控降尘装置优化及应用研究

以高庄煤业3下502工作面为研究对象,对采煤机割煤时机身段风速和粉尘分布特征进行分析,采煤机机载式喷雾引射控降尘装置从喷雾引射风量和结构两方面进行优化设计.结果表明,应用优化控降尘装置后,可对含尘风流进行控风,采煤机割煤时司机处的呼吸尘和总尘的降尘效率分别达到92.7%和86.5%,控降尘效果显著.

基于Pyrosim的矿井工作面火灾数值模拟研究

为了研究矿井工作面火灾的蔓延情况,以柳湾煤矿61122工作面为基础,建立了尺寸为60 m×4 m×3.2 m和100 m×4 m×3.2 m的Pyrosim模型,用来模拟火灾发生时巷道内烟气的运移规律、温度分布情况。结果表明:当风速≥2 m/s时,可以有效抑制烟流逆退,使火源上风侧区域成为安全范围。

负压通风条件采煤机附近高度及风速对粉尘浓度影响研究

大采高综采工作面采煤机割煤产尘是工作面的重大尘源,严重影响采煤机司机及工作人员的安全。为研究负压通风条件大采高(6m)综采工作面采煤机附近高度及风速对粉尘浓度的影响,基于自主搭建的相似实验平台和FLUENT数值模拟方法,研究了不同风速下采煤机附近不同高度及相同高度的粉尘沿程分布和采煤机处风流分布及割煤粉尘的运移,并提出了综合防尘建议。相似实验结果表明,割煤机道与回风巷道近下帮粉尘浓度随高度降低而增加,且回风隅角中煤壁和采空区附近的低风速和涡流使得粉尘浓度下降幅度很大;同一截面同一高度下粉尘浓度随风速增大而减小,风速较小时粉尘浓度变化曲线较平缓。数值模拟结果表明:采煤机滚筒风流的阻碍使得采煤机机身前的风流流动方向向采煤机偏移,高速风流会对采煤机司机产生不利影响;采煤机道空间断面上,靠近采煤机区域距离工作面顶板越近,粉尘浓度越大;建议大采高综采面通风除尘风速不应低于2m/s,采煤机下风侧20~50m粉尘扩散范围开启喷雾装置。研究结论为大采高综采面粉尘治理提供一定的参考。

综采面排尘风速及颗粒轨迹的数值模拟

矿井高浓度粉尘是引起尘肺病的主要原因,巷道排尘风速设置不当会导致呼吸性粉尘向司机处逸散。为了有效降低粉尘浓度,以某煤矿综采工作面为研究对象,依据气固两相流理论,建立三维模型,利用Fluent软件对综采工作面风流场和粉尘分布进行数值模拟,主要研究了不同风速下巷道各垂直截面、水平剖面的风流场以及在作业区、巷道、回风巷附近位置不同粒级颗粒的分布情况。研究结果表明,顺风割煤作业时,通风速度在1.75 m/s时为最佳排尘风速,在此风速下,综采面风流场稳定,风流向人行道扩散的趋势不明显;采煤巷道从采煤区至回风巷附近颗粒运移迹线呈现从密集到稀疏的趋势,采煤机附近作业区1~10μm粒级粉尘颗粒约占36%,此粒级粉尘治理难度大,应作为重点治理目标。

矿用风速传感器计量检测方法研究

矿井风速传感器是一种智能化的电子检测装置,用于检测煤矿主测风巷道、风口和主扇井口的风速。它是实现井下风速监测,保障煤矿安全运行环境,保障煤矿安全生产的重要仪器。以风速传感器的工作原理和检定方法为出发点,分析了风速传感器在工作中常见的问题,提出一种可靠的风速传感器检测方法,并通过对实验中各种误差的分析,提高矿井风速传感器的检测和标校精度,为检测和标校工作提供参考。

基于气固双向耦合的采煤面粉尘分布规律研究

综采工作面在割煤过程中会产生大量粉尘污染环境,为降低采煤面的粉尘污染问题,对采煤工作面粉尘的分布状况进行研究,运用3D建模软件建立采煤面模型,选择气固双向耦合模型进行数值模拟。结果表明:采煤面的风流会呈现增大-减小-增大-稳定的分布规律,并且采煤面粉尘浓度会随着风流速度的增大呈现先减小后增大的分布规律;当进风速度为1.2 m/s时,采煤面整体粉尘浓度较低;同时观察到粒径较大的粉尘颗粒会在产生后运移25 m左右全部沉降,难以靠自身重力沉降的较小粒径的呼吸性粉尘会随风流进入回风巷道,回风巷主要漂浮的呼吸性粉尘。

基于压电微悬臂梁的煤矿巷道风速检测仿真研究

为了验证压电微悬臂梁检测煤矿巷道风速的可行性,提出利用仿真软件建立流固耦合及压电效应多物理场仿真模型进行模拟分析的方法。该方法通过固定风速检测通道和压电微悬臂梁尺寸及其相对位置,由小到大改变检测通道入口风速大小,风使压电微悬臂梁受力,产生电势变化,通过检测该电势实现对风速的模拟检测。仿真结果表明,风速增大,压电微悬臂梁同一电势监测点的电势也增大,二者线性相关,线性相关系数约为0.9994。

基于FDS的矿井胶带运输巷火灾数值模拟研究

为了研究矿井火灾蔓延规律的变化,以柳湾煤矿61122工作面为研究对象,借助FDS软件构建矿井运输巷火灾模型进行数值模拟研究。结果表明:当风速增加时,火灾烟气的逆流现象逐渐降低,火源附近的温度逐渐递减。

矿用风速表检定中标准风速影响因素的分析

矿用风速表应用于矿井巷道中,对矿井巷道中风速进行有效测量。矿井通风可为井下提供新鲜空气,排出有毒有害气体以及粉尘。矿用风速表属于安全防护类型计量器具,其量值的准确关乎煤矿安全生产。所以在检定中我们要注意那些产生测量误差的相关因素,确保经量值溯源的矿用风速表示值准确可靠。准确的矿用风速表可以保证矿井稳定运营和安全生产,为煤炭开采企业的安全生产保驾护航。本文针对矿用风速表在检定过程中实际标准风速的影响因素进行探讨。

巷道障碍物对风速监测位置的影响研究

现有高精度风速传感器在井下的安装位置统一采用正常风流流动状况下的方案,未综合考虑巷道放置障碍物等导致风流异常的情况,达不到智能通风的风速精度要求,难以实现矿井的安全生产。针对上述问题,以小纪汗煤矿11218回风巷为研究对象,对井下巷道中障碍物不同位置与不同尺寸对风速的影响展开研究,结合现场实测巷道基础参数与Fluent软件构建贴合该矿特征的巷道模型,研究了距上游端口10 m处底板放置的障碍物与两帮的距离(简称间距L)及其形状大小、放置方式等因素对巷道风速监测位置的影响。①定量分析结果发现:各模型于断面直角处存在微小部分的合理风速区域,其面积在L=0.5 m时最大,L=1 m时次之,L=0时最小;随着间距L的增加,风速传感器最佳布设位置随x坐标(巷道走向)的增加呈均匀分布−截面直角处微量分布−空心圆角矩形分布的规律,且合理风流向两帮扩散更快;L=0时,顶板位置中垂线的合理风流分布在2.59~2.78 m处;L=0.5 m时,顶板位置中垂线的合理风流分布在2.59~2.80 m处;L=1 m时,顶板位置中垂线的合理风流分布在2.61~2.78 m处。②定性分析结果表明:放置障碍物巷道的平均风速均呈增大−减小−增大−平衡的状态;障碍物竖放或宽度增加对风流影响较大;障碍物体积相同,风速峰值大致相同;风流发展稳定时,L=0.5 m时风速可靠性最高,L=1 m时次之,L=0时可靠性相对最低。③通过风速普适性分析得出:在同模型下,不同风速变化率均处于上升−下降−再上升−平衡的4个阶段;在模型2、间距L=0.5 m条件下,对回风巷风流运移规律影响较小的结论具有风速普适性。

双声道矿用巷道风速仪的设计分析

煤矿事故不仅会影响正常生产,还会造成巨大的生命财产损失和恶劣的社会影响,因此有效减少煤矿事故是有关工作者人员必须肩负的责任。基于此,设计一款双声道矿用巷道风速仪,用于监测宽度较大巷道内的风流速度,以期有效解决煤矿中低风速巷道风速的测量问题。通过对风速进行监测,并结合其他预警措施,达到减少矿井灾害的目的。

基于传感信息反馈的矿井开采区机械通风系统改进设计

针对矿产资源开采中使用的机械通风系统没有考虑不同区域、不同环境对通风要求的多样性,矿产资源开采区的风量、风速控制缺少灵活性的问题,基于传感信息反馈方法改进设计矿井开采区机械通风系统。在多个矿井开采区内布置测点,测定当前区域内的风量、风速等参数,整理出需风点数据;以需风点数据为依据,改进矿井采区内机械通风系统,通过布置空气幕、调整风机叶片角度、采用分区通风的方式,满足开采区对风量、风速的要求;测试风量的误差和通风性能,进一步分析改造后通风系统的性能。研究结果显示,在多区域复杂条件下矿井采区通风过程中,所提方法对风量、风速的控制更加精准,综合评价水平更高,保障了采区的通风效果。

煤矿井下不同粗糙度巷道内风速分布的风洞模拟

针对井下巷道壁面附近的低风速区域进行了实验室模拟风洞试验研究,通过实验室风洞模拟试验得出了在不同壁面粗糙度及不同风速作用下巷道壁附近的低风速区域分布。结果表明,壁面附近低风速区域的厚度随着巷道壁粗糙度的增大而增大,并且巷道风速越低其低风速区域厚度越大。为了有效防止因低风速区域过大而引起的有毒有害物质积聚,可采用增加风速或者修筑更加光滑的巷道壁面等措施。

采空区顶板大面积冒落危害预测

针对房柱法开采后形成了大量采空区,随时间推移,矿柱的岩体强度下降,采空区面积增大造成部分矿柱因应力转移而使载荷增加,在外力作用下矿柱发生连锁垮塌,大面积顶板在较短时间内冒落,所产生的冲击气浪冲垮设备、设施,造成人员伤亡。本文建立了采空区大面积顶板冒落造成的冲击气浪的最大速度预测模型。

基于CFD的定点风速测定法的分析

为了准确测量巷道风速,针对井巷平均风速定点测风法,通过CFD计算流体力学的相关知识,对梯形、半圆拱形和方形3种巷道内部的风速分布进行了数值模拟分析,验证了平均风速定点测风法的可行性。

煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律研究

借助普朗特混合长理论和布辛涅斯克理论对巷道风速场分布规律进行理论分析,得出巷道风流湍流形态下的风速场对数分布公式。利用CFD15超声波测风仪对古城煤矿井下巷道风速进行测试,结果表明:在巷道近似的定常风流运动中,瞬时风速大小表现出典型的脉动特征,平均脉动幅度最高可达到平均风速的67%;用对数分布公式能够比较理想地描述巷道断面风速场的变化规律,1306回风巷测风站试验结果与对数函数相关性高达96%。

改进灵敏度矩阵的矿井通风故障源诊断及传感器布置研究

利用当前的矿井通风安全监测监控系统,只能反映安设风速传感器的井巷风量发生变化,至于变化是由该条巷道故障引起的,还是由于拓扑关系原因引起的,都无法诊断故障源,通风系统的故障可以归结为分支的风阻发生变化。如果分析每一条分支风阻变化对通风系统的影响,即每一条分支都安设风速传感器是不可能的。因此,井下风速传感器的布置最小数量及位置问题也是研究的重点。改进灵敏度矩阵,建立分支灵敏度0-1矩阵和通风网络故障巷道范围库,用以确定可能引起风速超限的故障巷道范围。最后,提出最少全覆盖布点法,给出分支覆盖度和影响巷道范围库的概念,用以求得风速传感器的宏观布点。