综掘工作面抽尘区域对旋流风幕控尘的影响

为提高综掘工作面旋流风幕控尘效率,降低高浓度粉尘污染,运用数值模拟与工程实测相结合的方法分析了抽尘区域对旋流风幕控尘的影响规律。结果表明:随着抽风口距工作面距离增大,抽风筒距压风筒对侧巷道边壁越远,工作面流场控尘能力逐渐降低,高浓度粉尘扩散距离及扩散角均随之增大。基于模拟结果,确定了综掘工作面旋流风幕控尘的最优抽尘区域为抽风口距工作面2 m,抽风筒安设于压风筒对侧巷道边壁。通过工程应用,验证了数值模拟结论的有效性,掘进司机处粉尘浓度可降至24.6 mg/m^(3),风幕控尘效率达到91%。

综掘截割区域对尘-雾颗粒群逸散的影响规律研究

为掌握综掘机截割煤体动态过程对尘-雾颗粒群逸散的影响规律,对综掘工作面9个代表性截割区域的风流运移及尘-雾颗粒群逸散开展数值模拟研究,并拟合得到掘进司机位置尘-雾颗粒浓度与截割区域间的定量函数关系。研究结果表明:截割区域由压风侧底部沿“S”型路线移至抽风侧顶部,巷道流场紊动程度呈先增强、后减弱、再增强的规律;受截割断面转向流场及综掘机上部回流作用,掘进司机位置尘-雾颗粒浓度呈先降低、后增大、再降低、最终趋于稳定的规律。研究结果明确了截割区域对尘-雾群逸散的影响程度,可为综掘工作面实施精准防尘措施和实现可持续的安全生产提供理论指导。

综掘工作面压抽风量比对多径向涡旋气幕阻尘效果的影响

为了解决煤矿综掘工作面粉尘污染难题,以唐口煤矿3110运输巷综掘工作面为研究对象,对压抽风量比r为0.5、0.8、1.2、1.5条件下的多径向涡旋气幕运移及其阻尘效果开展数值模拟研究。结果表明,随着r的减小,控制风流结构的主要因素由惯性转变为抽风负压,气幕保持径向涡旋状态的轴向运移距离及其前部低速紊流区均随之减小,当r减小至0.8及0.5时,能够在掘进作业区域形成轴向阻尘流场,粉尘污染范围也随之减小。结合综掘工作面实际情况,选取r为0.8,经现场应用,掘进机司机前部断面形成了较为完整的轴向阻尘流场,风速减小至0.38~1.19 m/s,掘进机司机处粉尘质量浓度降至63.0 mg/m^(3)。

注二氧化碳强化煤层气开采研究进展

为给二氧化碳驱替煤层气研究提供综合性参考,探究了不同影响因素对煤吸附能力的影响,分析了气体在煤层内运移及吸附原理,以及不同吸附模型间的区别与联系;介绍了不同国家注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-Enhanced Coalbed Methane Recovery,CO_(2)-ECBM)的先导性试验及应用;利用VOSviewer软件及CNKI自有计量可视化分析功能,分析了CNKI和Web of Science数据库中与“CO_(2)-ECBM”相关文献的发表年度趋向及关键词时间趋向,并对CO_(2)-ECBM存在的问题进行了探讨。结果表明:煤级与孔隙结构、温度与压力、水分含量等因素能通过不同形式影响煤吸附能力;气体在煤层中运移是吸附/解吸-扩散-渗流组成的复杂系统;在研究煤吸附气体时应考虑不同情况采用最佳吸附模型;基于VOSviewer分析,CO_(2)-ECBM研究在我国是热点话题,研究方向由宏观的地质封存评价逐渐转向从煤的孔隙结构、组成成分等微观或分子层面揭示煤封存和驱替气体机理,以及CO_(2)-ECBM的多场耦合模拟研究。

综掘工作面通风条件对径向旋流风幕阻尘效果的影响

为了提高综掘工作面径向旋流风幕阻尘效率,降低高浓度粉尘对人员作业区域污染,运用数值模拟与工程实测相结合的方法分析了通风条件对径向旋流风幕阻尘的影响规律。结果表明:随着风幕与工作面距离增加,风幕装置径向风量增大、通风系统压抽比减小,径向旋流风幕运移过程中更易于转化为风量与风速分布均匀的轴向阻尘流场,粉尘污染程度随之降低。拟合了高浓度粉尘扩散距离与各通风条件间的定量关系,结合实际生产条件,确定了径向旋流风幕阻尘较优通风条件为风幕距工作面30 m,风幕装置径向风量为270 m3/min以及通风系统压抽比为0.8。通过对模拟结果进行工程实测,验证了数值模拟的有效性,掘进司机断面粉尘浓度降至35.5 mg/m3,风幕阻尘效率达到了90.5%。

基于能量理论的含瓦斯煤体突出失稳倾向分析

为了分析构造煤的非稳态扩散特性对构造煤体能量失稳评判的影响,利用稳态和非稳态瓦斯扩散模型,建立了原生煤和构造煤的初始瓦斯扩散系数与压力的函数关系式;基于现有的能量公式,构建了煤体的吸附和游离瓦斯膨胀能的计算模型;分析了埋深与突出能量的关系,探讨了不同埋深条件煤体的突出能量失稳倾向性,获得了构造煤层突出临界埋深为190 m;最后通过现场瓦斯动力现象对结论的准确性进行了验证。

油罐池火灾热辐射临界距离研究

为了研究油罐火灾热辐射对普通人和消防员的临界伤害距离及相邻油罐的临界失效距离,基于双区域池火模型运用PHAST软件模拟油罐发生池火灾事故,分析热辐射距离随风速、油罐容积和大气稳定度3种因素的变化趋势,讨论3种影响因素对临界距离的影响。结果表明,风速和油罐容积均会显著影响3种临界距离,而大气稳定度对3种临界距离的影响可以忽略。《建筑设计防火规范》中规定的防火间距能满足相邻油罐火灾安全要求,但容积大于等于2000 m^(3)着火油罐灾难性破裂所需时间均小于《石油库设计规范》中联防消防车的响应时间,导致发生防火堤内火灾的可能性增加,因此建议修改《石油库设计规范》中联防消防车的响应时间。

高阶原生煤和构造煤等量吸附热分析

对比研究了高阶原生煤和构造煤等量吸附热,进一步阐述了构造煤易于瓦斯突出的原因。主要结果如下:随着吸附量的增加,高阶原生煤和构造煤等量吸附热均呈现先缓慢增加,再快速增加的趋势;而随着瓦斯压力的增加,原生煤和构造煤等量吸附热呈现匀速增加的趋势;在不同吸附量和不同压力下,原生煤的等量吸附热均大于构造煤;说明原生煤表面与甲烷的作用力大于构造煤的,在相同压力下瓦斯分子更容易从构造煤表面脱离下来;构造煤中瓦斯运移主要受控于裂隙瓦斯渗流,在构造煤瓦斯治理时尽量采取增透措施。

粒径损伤对原生煤和构造煤孔隙结构与分形特征的影响

为了分析构造煤与原生煤因孔隙结构不同而导致的内部瓦斯存储和运移所存在的差异性。结合低温液氮实验,分析2种煤样的孔隙特征参数与分形维数之间的关系,发现破碎作用对原生煤和构造煤孔隙的破坏路径略有区别。对于原生煤,破碎作用先作用于较大孔隙,之后对微孔产生影响;而对于构造煤,破碎作用直接对较大孔隙和微孔隙产生影响。研究结果表明:原生煤孔隙表面越粗糙、微孔比表面积越大,吸附能力越强;构造煤孔隙结构越复杂、微孔孔容越大,吸附能力越强。研究结果可为构造煤与瓦斯突出的防治提供研究基础。

企业应急物资储备完善度评价

为有效提高企业应对各类突发事件的能力,完善企业应急物资储备,开展企业应急物资储备完善度评价研究,对丰富突发事件应急管理理论具有重要意义。基于模糊层次综合评价法及Credal网络,选取应急物资数量、应急物资类别、应急物资质量、应急物资联动、应急物资操作培训、应急物资操作人员等6个应急物资储备完善度评价指标,构建一种新的应急物资储备完善度评价模型--系统评估及改进模型,并以S公司为对象,将该模型应用于企业应急物资储备完善度评估。结果表明,该模型能够较好的评估企业应急物资储备完善度,揭示企业应急物资储备存在的薄弱环节,确定应急物资储备完善度等级,评估结果可靠;针对S公司应急物资储备存在的不足,提出了应急物资储备完善方案。

软硬组合煤体塑性破坏与突出能量失稳判据

煤与瓦斯突出过程的复杂性阻碍了人们对瓦斯突出机理的探索,为了更好地定量评价软硬组合赋存时瓦斯突出失稳情况,本文采用理论分析和数值模拟的手段对采掘过程中软硬组合煤体的塑性破坏和失稳突出规律进行了系统的研究,主要结论:巷道开挖后,构造煤的渗透率会骤增使得原来积聚大量的瓦斯突然间释放出来;构造煤分层还会通过界面应力诱发邻近的原生煤塑性体积和塑性变形最大值增加,促进原生煤内部的瓦斯的释放;初始瓦斯压力为0.74 MPa时,单位体积构造煤的突出能量约为原生煤的3倍,构造煤的突出耗散能量却仅是原生煤的0.11倍;构造煤的突出失稳判据大于1,而原生煤的突出失稳判据要小于1。原生煤和构造煤组合体的弹性能、解吸瓦斯膨胀能均是突出能量的主要组成部分,对于组合煤体的区域瓦斯防突措施主要是以降低瓦斯膨胀能为主,局部瓦斯防突措施要同时降低瓦斯膨胀能和弹性能。