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辽宁大隆矿区矿井巷道空气温度的数值模拟与分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为解决深部开采带来的巷道内温度过高而没有对热量加以利用的问题,采用传热学、计算流体力学理论,对巷道围岩—空气换热系统进行了三维数值计算,研究了在渗流和无渗流条件下巷道内部温度场随巷道空气入口雷诺数的变化规律。计算结果表明:在巷道长度方向0～50m范围内温升不明显,超过50m后温度增加明显,并且随着长度增加温度相应增加;渗流情况下,巷道空气出口平均温度高于无渗流情况下巷道空气出口平均温度;渗流情况下,雷诺数在1.3×105～3.5×105、11.33×105～3.5×105间平均总传热系数大于无渗流情况下平均总传热系数。控制巷道空气入口雷诺数是解决巷道内温度过高和对热量加以利用的关键。以上结论为矿井热害的综合治理、基于巷道风热量利用的空气源热泵系统的优化设计提供了重要依据。 相似文献
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随着我国煤炭资源去产能整合煤矿的增多，复采工作面临空窄煤柱采动失稳问题日益凸显，已严重制约矿井安全高效生产。为此，针对辛安煤矿复采1402工作面辅运巷道5号钻场临空窄煤柱稳定性控制的工程难题，运用数值模拟与理论分析相结合的方法，探究5号钻场临空窄煤柱稳定性采掘扰动响应特征，提出5号钻场临空窄煤柱动态注浆加固技术方案并开展现场应用和效果检验。研究结果表明:1402工作面辅运巷道掘进对5号钻场临空窄煤柱稳定性影响较小；在1402工作面回采期间，距5号钻场18~6 m范围，临空窄煤柱集中垂直应力由非对称马鞍形分布逐渐过渡为拱形分布；距5号钻场6 m时，临空窄煤柱承载叠加垂直应力超过煤体强度，塑性区完全贯通，极易破坏失稳；现场采用MP364型注浆材料及专用注浆设备对5号钻场临空窄煤柱前后5 m区域进行加固，动态注浆始终超前工作面10 m，通过深孔窥视和气体监测手段验证临空窄煤柱良好的封堵固化效果，保障了工作面安全回采，为我国整合矿井类似条件下煤柱稳定性控制提供借鉴和参考。移动阅读 相似文献
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《中国煤炭地质》2016,(7)
某资源整合矿井,可开采煤层为3~#、9~#、15~#,3~#煤层已属于老窑破坏区,9~#煤可采范围内也存在多处采空区,15~#煤比较完整。为安全开采9~#煤层,在该矿首采工作面轨道顺槽采用了矿井瞬变电磁法、矿井直流电法、矿井地震波法三种方法进行超前探测:其中横、纵向上的瞬变电磁超前探测结果表明,巷道迎头前方45 m之外存在低于25Ω·m的低阻异常;直流电法超前探测在稍远处也显示了一低阻为20~40Ω·m的异常;同时矿井地震波法超前探测在迎头30~45 m处存在一强反射界面,综合解释为迎头前方存在采空积水区。经矿方钻探验证,钻进至迎头正前方45 m及垂直右帮65 m处均有出水现象,出水量达10 m~3/h,经水质分析为采空区水,可见综合探测结果与实际揭露基本吻合。 相似文献
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《岩土力学》2019,(11):4289-4298
为了探究采掘扰动和温度变化对工作面前方煤体渗透率的影响,将引起煤体裂隙变形的因素划分为有效应力、吸附解吸和热膨胀3部分。基于损伤力学、吸附理论和热应力理论推导出了采掘扰动与温度耦合作用下煤体裂隙应变表达式,进而构建了采掘扰动与温度耦合影响下工作面前方煤体渗透率模型。结合改变温度、同时改变扰动应力和温度的两种渗透率试验结果对所建立的模型适用性进行了拟合分析,并对模型中的参数敏感性进行了讨论。结果表明:所构建的煤体渗透率模型可以较好地描述采掘扰动与温度耦合影响下煤体渗透率的演化过程;在同一温度下,煤体渗透率随着内膨胀应变系数的增大而增大,随着热内膨胀应变系数的增大而减小。研究结果可为煤炭开采及瓦斯抽采的工作提供指导。 相似文献
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基于吸附势理论、气体状态方程,建立了煤储层压力与煤体吸附半径、孔隙半径与煤体吸附量、储层压力与煤体吸附量之间的关系模型,得出储层压力、吸附量、孔隙半径等多参数耦合的煤层气吸附量动态变化模型,利用潘庄区块煤体结构测试数据以及等温吸附试验结果对模型进行了验证。结果表明:潘庄区块以孔径小于7.7 nm的微孔为主,以孔径7.7 nm为临界点孔容呈先减小后增大趋势;模型计算的吸附量动态变化结果与煤体空气干燥基等温吸附变化结果在趋势上具有较高的一致性,模型的起始点为枯竭压力以及枯竭吸附量,得出潘庄区块枯竭吸附量为3 m3/t。模型不仅能够计算地层条件下不同温度和压力共同作用下煤体对甲烷气体的吸附量,且能够预测煤层气排采过程煤层气吸附量的动态变化,有助于确定煤层气排采工作制度以及提高煤层气采收率。 相似文献
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101工作面为某矿技改扩建后的首采工作面,其南部与古火烧区相邻,工作面掘进时揭露近南北走向的裂隙。在二次试采后出现大量涌水造成淹井。为此采用瞬变电磁法对矿井涌水通道进行探测。结合矿井地质和水文地质资料,对瞬变电磁数据进行处理分析,推断回风顺槽南部与火烧区相连的区域为主要导水通道,宽度大于20m;东南部与火烧区相连的区域为次要导水通道,宽度小于5m。据此设计钻孔5个,其中主通道4个,次通道1个。为避免水泥浆液埋没综采支架,注浆泵量要求不大于40L/min,泵压不小于水压2倍。整个注浆堵水工程中共进行三次(试)排水,全部钻孔注浆结束后,工作面涌水量约170m 3/h,满足抽排水要求,达到了预期效果。 相似文献
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《岩土力学》2017,(Z1):351-358
深井大断面沿空留巷常见严重底鼓问题,为更好揭示底鼓机理,利用自行研制的两向四面加载试验装置,结合顾桥矿1115(1)工作面轨道顺槽工程地质条件,采用相似材料模拟方法研究了深井大断面沿空留巷底板在掘进、一次采动、留巷和二次采动影响期间裂隙动态演化规律,并基于分形几何理论定量分析了分形维数变化规律及其与底鼓量的关系。研究结果表明,底板裂隙随着回采逐步发育、扩展、贯通,以剪切破坏的中高角度裂隙分布为主;底板裂隙分形维数逐渐增加,在顶板来压和留巷期间均有明显的升维现象;由于留巷上部基本顶的"回弹"现象,第二个工作面上覆岩层作用于煤体的载荷较小,导致在第二个工作面回采前期,底板裂隙分形维数增量较小;底鼓量和分形维数呈非线性正相关关系。通过对比现场实测底鼓量和试验底鼓量,发现二者能够较好吻合,验证模型试验结果的真实可靠。 相似文献
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不同土壤类型与含水率对水平埋管换热性能影响数值分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为揭示地源热泵系统水平埋管换热器在不同土壤类型中的换热性能,基于土壤毛管水理论知识,结合数值模拟的研究手段,探讨了蓄能不同类型土体内(砂土、壤土、黏土)三相组成的差异对水平埋管换热器换热特性的影响规律。结果表明,在通入308.15 K制冷工况下,水平管在壤土中的出水温度降低至303.3 K,进出口水温差为4.9 K,埋管单位延米换热量37.1 W/m,水平管在壤土中的制冷换热效益显著;不同土壤(砂土、壤土、黏土)在经历相同制冷周期下,水平管的换热过程对壤土的温度场分布影响最小,管体在壤土中运行时热堆积风险系数最低。研究表明,水平管与土壤的换热性能同时受土壤比热容与土壤导热系数的影响,提高土壤导热系数比提高土壤比热容获得的效益更加显著。可以通过压实回填、减少土壤孔隙率、提高固相回填材料导热系数、加大布管深度以提高回填材料含水率等方法来强化埋管的换热性能。 相似文献
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针对东北多年冻土区古莲河露天煤矿回填的问题,利用数值模拟方法,对露天煤矿回填后地温变化及影响因素进行分析。结果表明:影响地温恢复的主要因素是填土深度,其次是填土温度;气候变暖情景下,填土区地温呈现先降低后升高的趋势,起负影响的控制时间点是填土后50 a左右;填土对下覆及侧向区域的热影响随外界因素变化不大,影响范围在5 m内,影响时间在5 a内。其中,填土温度20 ℃、15 ℃、10 ℃及2℃,回填区地温可在27 a、21 a、16 a和10 a时恢复到0℃以下;回填深度2.6 m、10 m、20 m、30 m及40 m,填坑区域可在回填后1 a、9 a、27 a、65 a及114 a形成冻土;建立的统计回归模型与回填80 m数值分析结果吻合,验证了模型的可靠性;在此基础上,定量给出适宜回填施工作业季节和回填作业方式。 相似文献
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由于沿空留巷服务时间较长,巷道围岩变形较大,合理地计算巷旁充填体宽度至关重要。根据沿空留巷上覆岩层的活动规律,建立了关键块和直接顶的力学模型,分析了关键块与沿空留巷围岩相互作用机制,推导出巷旁支护阻力的计算公式,并引入了关键块稳定性系数K1、K2及其稳定性影响因素的敏感度。研究结果表明,当K1>1时,关键块发生挤压变形失稳;当K2>1时,关键块发生滑落失稳。以淮南谢一矿512（5）工作面为工程背景,确定了合理的巷旁充填体宽度,计算出关键块稳定性系数,获得了各影响因素对关键块稳定性的敏感度。实例分析表明,采高对关键块的稳定性影响较大,在大采高工作面中进行沿空留巷较为困难。 相似文献
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Jun-wen Zhang Hai-long Wang Shao-jie Chen 《Geotechnical and Geological Engineering》2018,36(1):235-245
2351 working face with paste backfill method of Daizhuang coal mine in eastern China is selected as engineering background, bearing characteristics of backfill body and supporting intensity of hydraulic support during coal pillar mining with paste backfill are researched. Researches show that: Even if the confining pressure is only 1 Mpa, the paste backfill material shows typical plasticity hardening. The overlying strata of working face with paste backfill method include fractured zone, continuous deformation zone, don’t include caved zone. The distribution of vertical stress above the backfill body is not a horizontal line nor presents saddle-shaped, but presents a wave distribution. The stress above backfill body does not appear abrupt change but tends to be increasing at first and stable at last. The mechanical model of roof stability during coal pillar mining with paste backfill is built, and the mechanics related formula of supporting intensity is also concluded. The hydraulic supports used in 2351 working face can control the roof subsidence effectively, but the efficiency of hydraulic supports is lower, which should be optimized properly. 相似文献
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针对建筑物保护煤柱的煤炭资源回收问题,根据西马煤矿具体地质采矿条件,选择概率积分法对西马峰村保护煤柱开采后引起地表移动变形进行预计;并以1326工作面似膏体充填开采结果为基础,计算出充填采区工作面的等效采高;预计结果表明,如按设计开采方案布置工作面,西马峰村建筑物损害等级为Ⅱ级,不符合预先制定的标准;将开采方案进行一定的调整后再进行预计,结果表明,西马峰村建筑物所处地表的移动变形值均在建筑物损坏等级I级所规定的范围内,即建筑物在不用维修或简单维修的情况下可以正常使用,则西马峰村保护煤柱似膏体充填开采是可行的。 相似文献
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以韩城矿区桑树坪煤矿下组煤3105工作面开采实际情况为背景,采用现场声波测试和数值模拟方法,对沿空留巷开采条件下煤层底板扰动破坏规律进行了研究。声波测试成果表明工作面底板扰动破坏深度为13.2~14.6 m,数值模拟成果显示工作面底板破坏深度为13.0~14.5 m,两种方法结果较为一致。通过与正常开采条件下底板破坏深度进行对比,结果表明,采用无煤柱式的沿空留巷开采技术不会对底板破坏深度造成较大影响。研究成果为国内底板带压工作面采用沿空留巷技术开采过程中底板扰动破坏规律的确定提供依据。 相似文献
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为预防顶板离层水突涌产生的安全事故,提出了部分充填方案进行模拟研究。首先通过现有资料总结分析全国发生的多种离层水害事故,深入研究离层积水致灾模式;然后以陕西某矿首采区1307工作面的离层水害事故为例,分析其水文地质条件、上部含水层和离层水突涌的关系,利用3DEC数值软件模拟工作面顶板离层空间发育特征;最后根据该矿的实际情况,提出部分充填开采方式预防离层水突涌的技术措施,并对该矿的部分充填方案进行优化模拟研究。研究结果表明:根据发生条件的不同将离层水突涌划分为5种模式,离层积水过程分为初始积水期、积水至满期和裂隙扩展期;在保持充填率不变的情况下,随着走向采宽和充填宽度的同时同量增加,充填体对上覆岩层支撑作用逐渐增强,离层下部隔水层出现两侧应力增大现象,最佳部分充填方案为采宽80 m,充填宽度80 m,为顶板离层水害的预防提供新的思路。 相似文献
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Gang Wang Hao Xu Mengmeng Wu Yue Wang Rui Wang Xiaoqiang Zhang 《Arabian Journal of Geosciences》2018,11(7):148
The air leakage in goaf can easily lead to disasters such as spontaneous combustion process of residual coal and gas accumulation, threatening production safety in underground coal mines. In order to study and master air leakage flow field distribution in goaf, the particle flow numerical simulation software PFC3D is used for the simulation of the collapse of overlying rock strata with the actual situation of the 3308 working face of Liangbaosi Coal Mine in China taken as an example. The quantitative porosity data of goaf are extracted and imported into FLUENT to simulate the air leakage flow field in goaf. The results show that (1) the porosity in the central part and near the working face of goaf is relatively large. With the increase of the length of goaf, the porosity decreases, and with the increase of the height of goaf, the porosity in the two cross headings is first larger than that in the central part and then smaller than that in the central part. (2) The data of air flow along the dip direction of working face obtained through the CFD numerical simulation is consistent with the actual measurement results basically, which validate the simulation. (3) The main air leakage occurs in the range of 0–10 m along the dip direction of working face. In the case of relatively large air supply rate, the residual coal spontaneous combustion area in goaf is far from the working face and the spontaneous combustion area becomes relatively large, resulting in increased risk. 相似文献
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选择310 kHz作为YDT175型无线电波透视仪的工作频率,采取恰当的抗干扰方法,对准格尔煤田唐家会矿井61101首采工作面隐伏断层进行了探测试验,使用无线电波透视CT软件对采集数据进行反演处理与显示。结果在工作面回风巷770~1 370 m段发现3处电磁波衰减带,解释为断层。经已有地质资料以及巷道实际揭露验证,这3处衰减带内的确存在3条正断层,说明选择适当的无线电波透视频率能够较可靠地探测工作面隐蔽地质异常体,无线电波透视法是保障矿井工作面安全高效生产的有效技术。 相似文献
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针对深井沿空留巷充填体常向巷道空间发生移动,分析深井复合顶板条件下充填体水平位移特征,计算顶底板对充填体的摩擦力和基于弹性地基梁理论下的采空区冒落矸石对充填体的水平挤压力。基于淮南矿区顾桥矿1115（1）工作面轨道顺槽典型深井复合顶板条件下沿空留巷工程地质条件,建立充填体力学计算模型,得到深井复合顶板条件下沿空留巷充填体内移表达式。结果表明,（1）由于复合顶板裂隙发育,垮落后具有较好的流动性,在关键块旋转下沉过程中容易对充填体产生水平挤压力,且复合顶板能够较大程度吸收关键块旋转下沉施加的给定变形,底板不易插底,充填体更易发生内移;（2）理论计算充填体位移量为0.38 m,实测位移量为0.5 m,二者能够吻合,验证了研究成果的正确性。根据充填体内移特点,提出抗剪锚杆等措施增加充填体和顶底板摩擦因数和在靠近充填体的采空区侧设置隔离桩的控制技术。 相似文献