矿井通风对多年冻土井筒围岩热影响的数值分析 (Ⅱ): 多年冻土井筒围岩温度的变化规律

在多年冻土区进行煤矿地下开采, 通风作用改变了井筒围岩的热平衡条件, 从而引起了多年冻土上限及其井筒周围冻土季节融化层的变化, 有可能影响到井筒支护结构的稳定性. 因此, 研究在矿井通风作用下, 多年冻土温度场分布及随季节的变化趋势是有意义的. 基于ANSYS有限元分析软件, 针对多年冻土区某煤矿的赋存条件、 试验采场位置以及通风作用对冻土的影响范围, 建立了二维数值计算模型, 利用焓式有限元方法对多年冻土井筒围岩的温度特性进行了数值模拟, 分析了矿井通风对多年冻土井筒围岩的热影响程度, 其计算方法和结果为下一步多年冻土煤矿地下开采井筒支护设计提供参考依据.     

青藏铁路透壁通风管通风路基模型试验及初始温度场特征

通风路基作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术能有效的抬升多年冻土上限, 保护冻土路基的稳定性. 目前实体试验工程通风路基一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC管, 管壁不能透风, 管壁与土体间主要通过热传导进行换热. 一种管壁开孔、可以透风的新型通风管--"透壁通风管"既能以管内空气间的对流带走管内热量; 因其管壁透风, 低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中, 直接与其进行热交换, 从而改善传统通风管换热模式. 为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际温控效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基现场试验, 试验路基短期监测资料的分析结果显示, 透壁通风管对青藏铁路路基具有良好的冷却能力, 可在一定程度上抬升冻土上限; 透壁通风管路基经填土级配优化重组后更能充分发挥其路基冷却效果     

秦岭公路隧道通风竖井岩爆预测和防治措施

秦岭公路隧道2号通风竖井,为国内乃至世界公路隧道规模最大的竖井工程。根据工程地质资料分析,岩爆是该竖井施工过程中的主要难题。为了从岩性角度评价竖井围岩的岩爆倾向性,开展了室内岩石单轴压缩变形试验和物理模型试验,根据改进脆性指数指标和模型试验的结果,表明竖井围岩有岩爆倾向性,必须加强岩爆预测和防治。根据水压致裂法的地应力测试结果和地应力分布特点,采用三维有限元回归分析反演了竖井工程区域的初始应力场。根据竖井围岩地应力场和Kirsch解得到的围岩二次应力场,结合Russenes和陶振宇岩爆判据,进行了竖井岩爆综合预测和分析,得出竖井有轻微和中等岩爆发生的结论,并提出岩爆防治措施。     

Effects of stopping leakage on coal mine ventilation systems

Summary This paper deals with the effects of air leakage from intake to return airways through a series of stoppings on the analysis of coal mine ventilation. The mathematical model which assumes continuous leakage along adjoining intake and return airways is reviewed, and a new mathematical approach is presented based upon the concentrated leakage through individual stoppings. The procedure incorporating the new method in the analysis of coal mine ventilation networks is also discussed.     

高海拔冻土区通风管路基管内风速及影响因素研究

在多年冻土地区,路基工程的修筑将对下伏多年冻土的热力稳定性产生显著的影响.为保护多年冻土,保证路基的长期稳定性,通风管作为一种对流换热类主动冷却降温措施被广泛应用.通风管内的对流换热强度与管内风速密切相关,针对这一问题,采用现场监测与数值模拟相结合的方式开展了通风管内风速特征及影响因素的研究.结果表明:随通风管管径的增...     

Development and application of reservoir models and artificial neural networks for optimizing ventilation air requirements in development mining of coal seams

In longwall development mining of coal seams, planning, optimizing and providing adequate ventilation are very important steps to eliminate the accumulation of explosive methane–air mixtures in the working environment. Mine operators usually try to supply maximum ventilation air based on the capacity of the system and the predicted need underground. This approach is neither economical nor safer as ventilation capacity may decrease in time depending on various mining and coalbed parameters. Thus, it is important to develop better engineered approaches to optimize mine ventilation effectiveness and, therefore, to ensure a safer work environment.This study presents an approach using coalbed methane reservoir modeling and an artificial neural network (ANN) design for prediction and optimization of methane inflows and ventilation air requirements to maintain methane concentrations below statutory limits. A coalbed reservoir model of a three-entry development section, which is typical of Pittsburgh Coalbed mines in the Southwestern Pennsylvania section of Northern Appalachian Basin, was developed taking into account the presence and absence of shielding boreholes around the entries against methane inflow. In the model, grids were dynamically controlled to simulate the advance of mining for parametric simulations.Development and application of artificial neural networks as an optimization tool for ventilation requirements are introduced. Model predictions are used to develop, train, and test artificial neural networks to optimize ventilation requirements. The sensitivity and applications of proposed networks for predicting simulator data are presented and discussed. Results show that reservoir simulations and integrated ANN models can be practical and powerful tools for predicting methane emissions and optimization of ventilation air requirements.     

老石旦煤矿缓坡斜井大口径通风立眼钻孔关键技术

通过老石旦煤矿缓坡斜井通风立眼的施工,叙述了钻遇采空区的几项施工关键技术。针对大口径通风井过采空区、井较深、井径较大的特点,采用大孔径反井成孔工艺;导向孔采用无线随钻定向技术,后改用无磁单点测斜潜孔锤定向技术;采用技术套管隔离的方法进行了管底特殊处理,保证技术套管顺利起拔;悬空固井技术,大直径套管人工柔性井底的制作等;对大孔径反井施工工艺技术进行了系统全面介绍,并对反井施工过程中发现的问题及取得成果进行的总结,为类似工程的施工具有示范效应。     

特长公路隧道独头掘进施工通风设计与数值模拟分析

介绍了国内最长独头掘进公路隧道——麦积山隧道施工中的通风布置方式及通风设备,按规范方法对其风量的各相关参数进行了计算,基于有限元流体力学软件FLUENT对施工通风方案进行了数值模拟验证。阐述了通风过程中遇到的一些问题及解决方法,以取得良好的隧道通风效果,为施工创造了舒适、高效的工作环境。     

一种新型掺气设施的试验研究

设置在泄洪洞竖井内的环形掺气设施是不同于传统掺气技术的新创意。为了更好地认识这种新型的掺气技术,基于公伯峡水平旋流泄洪洞原型和模型试验,对环形掺气坎的通风和掺气特性进行了研究。结果表明环形通气孔的通风是由通气孔进出口的压差引起的,通风量与相对空腔长度的关系服从线性分布;环形掺气坎掺气减蚀的作用明显,其掺气是由于射流冲击竖井水体形成大尺度旋涡并挟带气泡所致,且掺气浓度沿高程呈乘幂分布;模型通风和掺气特性的缩尺效应明显。在结构设计满足要求的前提下,有必要在旋流泄洪洞的竖井段设置掺气设施,可改善水流流态,并增加消能效果。     

DT-1型高效通风系统在独头平巷通风系统改造工程中的应用

针对河北峪耳崖金矿竖井325中段独头平巷掘进工作面通风中存在的实际问题，重点阐述了DT-1型高效通风系统的性能及推广应用情况，解决了一直制约着该矿独头平巷掘进工作面通风效果的难题。     

Some basic characteristics of mine ventilation networks

Conclusion An airflow direction of any diagonal branch in ventilation networks is a function of the resistance of each branch, but its own resistance is not a factor. It is difficult to determine the airflow of diagonal branches. But the airflow direction of diagonal branches in some complex networks can be discriminated by applying theproperties 3–8 to V-shaped, T-shaped, Y-shaped, X-shaped and double diagonal branches networks.     

公路隧道通风竖井岩爆机制颗粒流模拟研究

根据工程地质资料分析,岩爆是秦岭公路隧道2号通风竖井施工过程中的主要难题。岩爆机制是指岩爆发生的物理过程,与岩石的颗粒大小、颗粒胶结和粒间孔隙等结构特征密切相关。根据颗粒流基本理论和竖井混合片麻岩的基本力学特性,进行混合片麻岩细观颗粒参数标定研究。颗粒大小不是一个自由参数,通过颗粒流模拟的相似比分析,采用强度折减方法进行竖井岩爆机制的颗粒流模拟。研究表明,岩爆孕育的细观机制为平行于开挖面的微裂纹萌生-微裂纹扩展、聚合-宏观裂纹的形成,为压致张剪断裂破坏,主要是由张拉裂纹扩展、聚合引起的,是一个渐近破坏过程。研究成果为竖井岩爆稳定性分析提供初步依据。     

风管式气举反循环钻具及其在大口径钻井施工中的应用

目前大口径钻井施工中常用的泥浆正循环钻进存在着泥浆流速慢、携渣能力差、重复破碎严重、钻井效率低、钻头磨损快、能源消耗大、钻井事故发生率高等问题,气举反循环钻进工艺可有效解决上述问题。风管式气举反循环钻井工艺简单易实现,能有效减少重复破碎,钻进效率高,能源消耗少,钻头寿命长,成井质量好,对涌水和漏失均有很好的抑制作用。介绍了风管式气举反循环钻井工艺原理、专用钻具及其现场使用情况。     

透壁通风管增强开放碎石路堤降温效果试验

通过4种不同实验条件下透壁通风管开放碎石路堤试样室内试验研究了通风情况对透壁通风管增强开放碎石路堤降温效应的影响。比较4种实验结果发现,透壁通风管开放碎石路堤存在碎石表面单纯热传导传热、外界空气通过碎石路堤开放表面与碎石层内孔隙空气直接循环产生的强迫对流传热、通风管管壁与管内空气的对流换热以及管内空气通过管壁透气小孔与附近碎石层内孔隙空气直接循环产生的强迫对流传热4种传热过程。对于仅负温通风的透壁通风管开放碎石路堤,通过开放表面及管壁透气小孔使外界冷空气与碎石层内孔隙空气形成循环,从而显著增强了路堤冬季冷空气引起的降温效应。     

工程岩爆灾害判别的RBF-AR耦合模型

岩爆是深部高地应力区地下岩体工程中的主要工程地质灾害之一,其发生及烈度预测是一个复杂的不确定系统问题。为了有效预测和判别深部工程岩爆灾害,在总体考虑岩爆各影响因素的基础上,选取地下工程中岩体完整性指数、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、围岩抗压强度与其抗拉强度的比值、围岩切向应力与围岩抗压强度比值、弹性能量指数、岩爆倾向性指数作为岩爆预测的评判指标,提出了一种基于非线性参数优化的RBF-AR岩爆预测模型。在终南山隧道竖井岩爆判别中,利用RBF-AR法进行计算,计算结果与实际情况完全一致,表明该模型在岩爆预测中的可行性和有效性。     

葡萄山公路隧道通风机房洞室群施工力学分析

在长大隧道施工过程中,通风机房洞室群的施工是整个隧道施工过程的关键。本文借助ANSYS通用软件,结合葡萄山特长公路隧道通风机房洞室群开挖施工过程,建立了基于D-P准则的非线性三维有限元分析模型,对通风机房洞室群在施工过程中围岩的稳定性进行了研究。以应力和位移变化最为明显的送风通道轴线剖切模型所得到的断面为例,分析了施工步的变化及各支洞的开挖对主隧道位移、应力和塑形区的影响,并与隧道监控量测资料进行了对比分析,得到了计算位移与监测资料比较一致的结论,为隧道通风机房洞室群优化设计和安全施工提供了依据。     

转轮式全热交换器的节能特性及无交叉污染化研究

由于全热交换器可以同时回收空调回风空气所含有显热和潜热，作为热回收设备被广泛应用于楼宇空调新风换气系统。本文结合实例对转轮式全热交换器的节能特性及经济效益进行了分析。并在剖析了现行全热交换器发生交叉污染之机理的基础上，对转轮式全热交换器无交叉污染化进行了实验研究。     

压入式通风掘进面有害气体浓度扩散数值模拟

采用大型有限元软件ADINA的CFD模块,对压入式通风条件下掘进隧道的有害气体浓度扩散进行了三维空间数值模拟,得到了隧道内的风流结构分布,即在工作面附近存在涡流,涡流中心有害气体浓度最高。结果表明,涡流对扩散有明显的滞留作用。与理论分析相结合,得到了有害气体浓度随通风时间的变化规律,为实现隧道掘进面有效通风提供了理论基 础。     

表面条件对透壁通风管碎石路堤降温效果的影响

针对青藏高原冻土区高速公路拟采用的透壁通风管碎石路堤,进行了表面开放和封闭透壁通风管碎石试样降温效果的室内试验,分析比较了表面开放和封闭边界条件对透壁通风管负温通风增强碎石路堤降温效果的影响差异。分析表明,表面开放和封闭透壁通风管碎石路堤都以外界空气通过管壁透气小孔与通风管附近碎石区域孔隙空气循环产生的强迫对流传热增强降温作用,另外,表面封闭透壁通风管碎石路堤能够在上部碎石区域产生孔隙空气循环的自然对流降温效应。因此,表面封闭透壁通风管碎石路堤的降温效果更为显著。     

探矿巷道通风系统设计的灰色决策

本文简述了灰色决策方法，建立了局部通风设计的灰色决策模型，获得了可应用于施工现场的设计结果