采场脉动通风理论及其在采矿安全中的应用PDF电子书下载

1.1 概述 1

1 定常通风综采面上隅角瓦斯积聚及处理措施分析 1

1.2 综采工作面瓦斯来源及其瓦斯浓度分布规律的分析 2

1.2.1 单元法测定工作面瓦斯涌出源及测试结果分析 2

1.2.2 综采工作面瓦斯浓度分布规律 4

1.3 “U”型回采工作面上隅角瓦斯积聚的原因 8

1.4 治理工作面上隅角瓦斯积聚的常用措施 9

1.4.1 高位水平钻孔和采空区瓦斯抽放 9

1.4.2 使用防爆无火花型矿用局部通风机抽排局部积聚瓦斯 11

1.4.3 改变通风系统 11

1.4.4 采用下行通风和临时风障 11

1.4.5 脉动通风 11

2.1.1 瓦斯在空气中的分子扩散 14

2 矿内定常通风瓦斯运移的基本形式及运移过程 14

2.1 矿内定常通风瓦斯运移的基本形式分析 14

2.1.2 空气流动对瓦斯的对流运移作用 15

2.1.3 井巷空气无规则紊流脉动引起瓦斯的紊流扩散 17

2.1.4 瓦斯在井巷风流中的弥散 18

2.1.5 瓦斯的驱替运移 19

2.2 定常通风条件下巷道瓦斯运移过程 19

2.3 定常通风条件下上隅角瓦斯积聚和瓦斯运移过程 21

2.4 定常通风条件下井巷风流流动和瓦斯扩散方程的形式 23

3 脉动风流的瓦斯传质机理 27

3.1 脉动风流在瓦斯积聚区的瓦斯传质机理和动力学分析 28

3.1.1 脉动通风上隅角瓦斯传质动力学分析 28

3.1.3 脉动通风上隅角瓦斯积聚区瓦斯传质机理分析 33

3.1.2 脉动通风上隅角瓦斯积聚区一维极坐标瓦斯运移扩散方程 33

3.2 脉动通风主风流中瓦斯传质机理及动力学分析 38

3.2.1 基本假设 38

3.2.2 基本守恒方程 39

3.2.3 脉动通风巷道断面主风流方向脉动速度分布规律的分析 43

3.2.4 脉动通风巷道横断面上径向脉动速度分布规律的分析 44

3.2.5 脉动通风在二元扩散系统的井巷主风流中瓦斯扩散运移 45

3.2.6 脉动通风主风流中瓦斯传质机理分析 48

3.2.7 试用混合长度理论解释脉动通风瓦斯 51

传质过程 51

3.3 脉动通风瓦斯传质机理结论 52

4 环形环绕射流对上隅角积聚瓦斯的驱散、卷吸、运移过程的理论分析 54

4.1 环形射流的基本特性及假设 55

4.2.1 环形射流完全发展区的速度分布及轴线速度沿程变化规律 56

4.2 环形射流完全发展区的速度分布及沿程平均瓦斯浓度分布 56

4.2.2 环形射流完全发展区沿程卷吸流量及其对周围高浓度瓦斯的稀释分析 57

4.3 环形环绕射流横穿巷道主风流时的弯曲变形 58

4.3.1 射流轴线轨迹方程 59

4.3.2 射流内外边界及中心线轨迹方程 63

4.4 旋转频率及环形与圆形出射面积比ξs对射流的影响 64

4.4.1 风机旋转频率对环绕射流弯曲变形的影响 64

4.4.2 风机旋转频率对射流射程和有效出射断面的影响 65

4.4.3 环形射流与圆形射流出射面积比ξs对环形环绕射流的影响分析 66

4.5 环形环绕射流对上隅角积聚区瓦斯的运移过程分析 66

4.6 环形环绕射流对上隅角积聚瓦斯的运移理论分析结论 68

5 脉动通风消除上隅角瓦斯积聚的实验研究 70

5.1 实验的理论依据 71

5.2 实验装置的研制 74

5.3 脉冲风机在主风流中，脉动射流与主风流同向旋转时实验研究 79

5.3.1 释放烟雾，观察上隅角风流运动状况 79

5.3.2 上隅角风速分布 84

5.3.3 上隅角瓦斯浓度分布 87

5.3.4 脉动通风的有效作用距离及其瓦斯扩散系数的实验计算关系式 91

5.4 脉冲风机在主风流中，脉动射流与主风流反向旋转时实验研究 98

5.4.1 上隅角风流运动状况 98

5.4.2 上隅角等风速分布状况 102

5.4.3 上隅角瓦斯浓度分布 102

5.4.4 脉动风流的有效作用距离、瓦斯扩散系数的实验计算关系式 107

5.5 脉冲风机设在上隅角边界，上隅角风流运动状况和瓦斯浓度分布 108

5.5.1 上隅角风流运动状况 108

5.5.2 上隅角风速分布状况 109

5.5.3 上隅角瓦斯浓度分布 111

5.5.4 脉动风流的有效作用距离、瓦斯扩散系数的实验计算关系式 112

5.6 脉冲风机放在涡流区内，上隅角风流运动状况和瓦斯浓度分布 114

5.7 实验结果分析 115

6 矿用双旋转脉冲通风机的设计与研制 117

6.1 概述 117

6.2 矿用液压双旋转脉冲通风机的系统组成及工作原理 119

6.3 脉冲通风机及主要阀件的技术参数 121

6.3.1 矿用液压双旋转脉冲局部通风机主要技术参数 121

6.3.2 液压马达主要技术参数 121

6.3.3 主要液压阀件的主要技术参数 122

6.4.1 测试项目 123

6.4.2 测试方法及测试仪表 123

6.4 脉冲通风机的性能测试 123

6.4.3 测试数据及风机性能特性曲线 124

6.5 单液压马达脉冲通风机的系统组成及工作原理 125

6.6 脉冲通风机研制总结 128

7 环绕脉动通风治理工作面上隅角瓦斯积聚的工业性试验 130

7.1 戊10—20100综采工作面的工业性试验 130

7.1.1 戊10—20100试验综采工作面概况 130

7.1.2 戊10—20100综采工作面瓦斯源、瓦斯浓度分布及采空区漏风量测定与分析 130

7.1.3 利用液压双旋转脉冲通风机治理上隅角瓦斯积聚的试验方案设计 133

7.1.4 脉动通风作用下上隅角瓦斯浓度变化的规律 133

7.1.5 脉动通风作用下回风巷中瓦斯浓度变化规律分析 136

7.1.6 脉动通风作用下上隅角内风速变化规律分析 137

7.1.7 脉动通风的柔性排放瓦斯效应 137

7.1.8 戊10—20100综采工作面脉动通风工业性试验结果分析 138

7.2 己15—17—24030综放工作面脉动通风的工业性试验 139

7.2.1 己15—17—24030综放试验工作面概况 139

7.2.2 己15—17—24030综放面瓦斯源、瓦斯浓度分布及采空区漏风量测定 140

7.2.3 己15—17—24030工作面脉动通风治理上隅角瓦斯积聚试验方案设计 141

7.2.4 脉动通风作用下己15—17—24030综放面上隅角瓦斯浓度变化规律 142

7.2.5 己15—17—24030综放工作面脉动通风工业性试验结果分析 143

7.3 脉动通风治理工作面上隅角瓦斯积聚技术 144

7.3.1 脉冲通风机在工作面上隅角的安装位置、方式及安装运行步骤 144

7.3.2 使用脉冲通风机消除工作面上隅角积聚瓦斯的技术要求 145

7.4 脉冲通风机在工业性试验中的运行状况分析 145

7.5 社会经济效益 146

7.6 工业性试验分析 147

8 结论 152

参考文献 155