【摘 要】
:
煤与瓦斯突出发生时,大量瓦斯携带煤(岩)在很短时间内涌入采场空间,能够摧毁巷道设施、破坏矿井通风系统,造成人员窒息,甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故。因此,研究突出瓦斯在巷道内的传播扩散规律显得尤为重要。为了深入研究突出瓦斯在巷道内的传播扩散规律,首先对突出瓦斯气流形成过程以及传播扩散规律进行了理论分析,其次依据相似准则,搭建了煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统,开展了不同突出强度条件下的煤与瓦斯突
【基金项目】
:
国家自然科学基金面上项目《煤与瓦斯突出灾变规律及次生灾害危险区域评估模型研究》;
论文部分内容阅读
煤与瓦斯突出发生时,大量瓦斯携带煤(岩)在很短时间内涌入采场空间,能够摧毁巷道设施、破坏矿井通风系统,造成人员窒息,甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故。因此,研究突出瓦斯在巷道内的传播扩散规律显得尤为重要。为了深入研究突出瓦斯在巷道内的传播扩散规律,首先对突出瓦斯气流形成过程以及传播扩散规律进行了理论分析,其次依据相似准则,搭建了煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统,开展了不同突出强度条件下的煤与瓦斯突出实验,最后构建了突出瓦斯传播扩散特性的数值分析模型并进行了模拟计算。取得以下研究成果:⑴突出发生时,高压瓦斯气体急剧膨胀并不断压缩巷道内空气形成突出冲击波,突出冲击波后方为空气压缩区,即突出冲击气流。突出瓦斯气体的运移扩散速度要小于突出冲击气流的传播速度,紧跟着突出冲击气流的是煤-瓦斯气固两相流。⑵瓦斯压力对突出冲击波超压峰值的大小起决定作用。在相同装煤量条件下,突出冲击波超压峰值与瓦斯压力成正比。瓦斯压力越大,突出冲击波超压峰值越大,突出冲击波的传播速度也越大;突出冲击波超压峰值随传播距离的增大呈衰减趋势,巷道内障碍物的存在会使突出冲击波的衰减速度变慢。⑶突出瓦斯气体在巷道内的运移扩散大致经历了两个阶段:在第一个阶段内,突出瓦斯浓度急剧上升至峰值后快速衰减,该阶段突出瓦斯以驱替运移为主;第二阶段突出瓦斯浓度衰减速度相对平缓,突出瓦斯运移以自由扩散为主;煤体中吸附态瓦斯的持续解吸对巷道内瓦斯浓度的分布影响很大。瓦斯压力、装煤量越大,煤体吸附瓦斯量越大,突出时解吸瓦斯量越大,导致巷道内突出瓦斯浓度峰值越大。
其他文献
采煤机是煤炭开采过程中重要的煤机装备,随着薄煤层采煤机功率不断提高、散热空间有限导致摇臂齿轮在传递功率过程中产生大量热量无法散出,温度过高润滑油粘度下降,引发齿轮磨损、轴承磨损以及摇臂漏油等一系列可靠性问题。目前摇臂壳体水道以及摇臂内部冷却管道已无法满足薄煤层采煤机摇臂的散热需求,急需通过强化换热手段强化其散热效率。本文主要的研究内容以及取得的研究成果有以下几个方面:1、采用数值模拟研究方法研究了
地质条件的复杂性已成为制约智能开采发展的瓶颈,亟需构建高精度的智能开采工作面三维地质模型。本文以黄陵一号矿某智能开采工作面为例,结合工作面综合地质探测信息,建立智能开采工作面地质模型,以期为智能开采提供地质导航。在收集工作面地质探测信息的基础上,采用多源异构数据融合技术,对工作面煤层厚度、顶底板起伏和地质构造等地质条件展开了分析;探讨了智能开采工作面地质建模的主要内容;基于TIM-3D矿井建模软件
陕蒙煤田开采地质条件优越,煤层稳定,构造简单,层理和节理不发育,虽煤质较硬,但适合进行高速开采。目前增大采煤机的牵引速度以及截割功率是煤炭企业实施增产提效的主要方法。但牵引速度与滚筒转速的选取以及截割功率和牵引功率的选取,以类比试凑法为主,缺乏理论依据。本文针对陕蒙地区的煤岩条件,利用已有采煤机运行数据,探究截割与牵引特性的关系具有重要意义。将大数据分析技术运用到了采煤机行业,通过数据分析来为采煤
煤炭是我国主要能量来源,采煤机是煤炭开采工作面的重要设备,其稳定性是安全高效开采的中心环节。摇臂传感器对采煤机工作的稳定性具有重要影响,传统采煤机摇臂传感器大多采用有线供电或者电池供电的方式,在煤矿井下恶劣的工况环境中,可靠性不高,难以为采煤机传感器提供可靠电能,针对采煤机摇臂传感器供电方式可靠性较低的现状,本文提出了一种基于能量收集技术的采煤机摇臂无线传感器供电方式。本文首先对采煤机摇臂可收集的
工业机器人作为先进工业的智能化代表,绝对定位精度成为高精密设备生产制造中的关键指标。本课题以六轴工业机器人为研究本体,基于机器人运动学分析模型,完成了机器人运动学标定及误差补偿技术研究。研究内容如下:首先以六轴工业机器人为研究对象,采用标准D-H建模方法建立运动学分析模型,得到正向运动学方程与逆向求解公式。在此基础上,采用微分法建立机器人末端几何误差模型。其次,选择API Radian Pro激光
煤矿地质钻杆在生产过程中,通过回火热处理工序提高钻杆摩擦焊接后焊缝处综合机械性能。企业多采用台车式回火炉方法,其优点是生产批量大,并且保证回火后钻杆质量,而随着数字化车间的建设与绿色生产的发展趋势,台车式回火方法自动化程度低,能耗高。因此,提出了钻杆摩擦焊缝开式连续回火方法,该方法具有可实现自动化生产,局部加热钻杆,降低能耗等优点。本文针对该方法中开式回火炉温度场及钻杆焊缝热处理后质量,开展的研究
反井钻井法其成孔质量好,钻进效果高,机械化程度高,是地下工程领域的重要的工艺技术。目前反井法对小于45°的小倾角的施工条件工程实例较少。因此以扩大反井施工的应用范围为目的,对反井钻机在小倾角条件下的施工可行性进行研究是十分必要的。本论文以岩渣岩性、反井角度、辅助排渣的排水量三个因素对反井钻机20°~35°条件下的排渣可行性进行研究。本论文主要工作有:(1)通过推导岩渣在静止状态下非饱和态的力学平衡
近年来,VSM、CJM等沉井施工装备采用了井壁提控下沉方法,极大地提升了沉井施工的质量和效率。本文以此为背景对圆形沉井井壁提控下沉过程施工受力特性开展研究,主要工作和研究成果如下:在传统沉井法研究基础上,建立了淹水沉井条件下圆形沉井井壁提控下沉施工力学模型,探讨了悬吊力峰值、极限下沉深度等问题。结果表明,在具有工程意义的理论解中,悬吊力存在峰值,峰值的大小、峰值出现时对应的下沉深度以及极限下沉深度
为揭示动静载作用下煤体孔隙瓦斯压力的变化机制与变化规律,本文分析研究了煤体变形过程中体应变和孔隙率变化对孔隙瓦斯压力变化的控制作用;通过颗粒流数值模型对煤体变形细观过程分析后,定性讨论了孔隙瓦斯压力变化规律;研究了孔隙瓦斯压力变化与煤体变形损伤之间的耦合作用,通过对比多物理场模拟试验结果与真实试验结果,验证了气固耦合模型的正确性。具体研究成果如下:(1)构建了孔隙瓦斯压力演化微分方程,方程表明孔隙
随着浅部煤炭资源枯竭,采深增加将面临愈加复杂的工程地质与水文地质条件,矿井防治水也面临着底板隐伏断层突水现象更加严峻的局面。底板空间隐伏断层不仅弱化底板岩层的完整性和阻水性能,而且对采动应力在底板空间动态分布规律扰动作用亦十分显著,极易造成隐伏断层围岩活化导水,严重威胁煤炭资源安全高效生产。因此,本论文针对含隐伏断层底板采动承压水导升机制科学问题,通过现场实测、理论分析、数值模拟等手段,开展高水压