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破碎硐室粉尘浓度空间分布规律的数值模拟

煤炭学报 2012年第11期37卷 1865-1870页

作者：陈举师蒋仲安杨斌王晶晶王伟北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了掌握破碎硐室内粉尘浓度的空间分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统27号破碎硐室为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对破碎硐室粉尘浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘... 详细信息

为了掌握破碎硐室内粉尘浓度的空间分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统27号破碎硐室为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对破碎硐室粉尘浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合。研究结果表明:硐室空间内破碎机及给矿机附近区域粉尘浓度较大,并以破碎机及给矿机为中心径向逐步降低;捕捉壁面条件下粉尘浓度较之反弹壁面要低;当27/40斜坡道进风,且风速为1 m/s时,硐室空间内粉尘沉降效果较好;安装抽风除尘系统除尘率能达到90%以上,硐室大部分空间粉尘浓度保持在2 mg/m3以内。

关键词：破碎硐室粉尘浓度气固两相流离散相模型通风除尘

胶带输送巷道粉尘浓度分布的数值模拟及实验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2015年第6期42卷 127-134页

作者：陈举师蒋仲安王明北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状，探索影响粉尘浓度分布的主要因素，根据相似原理，结合气固两相流的运动方程，导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数，建立了胶带输送巷道相似模型，运用计算流体力学的 Fluent 软件对... 详细信息

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状，探索影响粉尘浓度分布的主要因素，根据相似原理，结合气固两相流的运动方程，导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数，建立了胶带输送巷道相似模型，运用计算流体力学的 Fluent 软件对胶带输送巷道相似模型粉尘浓度分布进行数值模拟，并与相似实验数据对比分析，模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明，巷道平均风速及胶带运行速度是影响粉尘浓度分布的两大主要因素.巷道平均风速为0.15~0.60 m·s^-1时，风速越大，粉尘浓度越低.胶带运行速度为1~2.5 m·s^-1时，运行速度越大，粉尘浓度越高.

关键词：浓度分布胶带输送巷道粉尘相似理论数值模拟

综采工作面采空区封闭与惰化防灭火技术的数值模拟

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北京科技大学学报 2014年第6期36卷 722-729页

作者：蒋仲安刘祥龙杜翠凤陈举师姜兰北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了验证综采工作面采空区封闭与惰化过程中相关技术参数的合理性,了解注惰过程中各组分气体体积分数分布及扩散规律,掌握其随时间变化特点,依据气流渗透及扩散理论,运用Fluent软件对采空区封闭后惰化过程进行数值模拟,并采用现场取样... 详细信息

为了验证综采工作面采空区封闭与惰化过程中相关技术参数的合理性,了解注惰过程中各组分气体体积分数分布及扩散规律,掌握其随时间变化特点,依据气流渗透及扩散理论,运用Fluent软件对采空区封闭后惰化过程进行数值模拟,并采用现场取样化验分析的方法对采空区封闭后注惰过程中气体体积分数进行监测.通过对比发现,模拟结果与监测数据基本吻合,验证了模拟结果的准确性.由模拟结果可知:双"U"型通风系统的存在使得采空区内部空间具有较为均匀的风流流场分布;在正常通风情况下,O2、CO2及N2体积分数随距工作面距离的增加而逐步降低,CH4体积分数以下隅角为中心径向逐步增大;随着注惰进程的推移,O2和N2体积分数随着注惰时间的累积逐步升高,CH4和CO2体积分数则反之.

关键词：采空区浓度分布扩散封闭惰化模拟

露天矿潜孔钻机泡沫发生器及其流量特性的实验研究

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煤炭学报 2015年第S1期40卷 132-138页

作者：陈举师蒋仲安姜兰王明北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器应用效果差、湿式凿岩用水量大的现状,针对潜孔钻机的产尘特点,设计出一种适用于潜孔钻机的泡沫发生器。通过理论计算及数值分析,确定了泡沫发生器的基本尺寸及发泡参数,... 详细信息

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器应用效果差、湿式凿岩用水量大的现状,针对潜孔钻机的产尘特点,设计出一种适用于潜孔钻机的泡沫发生器。通过理论计算及数值分析,确定了泡沫发生器的基本尺寸及发泡参数,掌握了其内部气液流场的分布特点。通过泡沫发生器的流量特性实验可知:液体流量及气体流量越大、发泡网目数越小、发泡剂浓度越高,泡沫流量越大。当液体流量为18 L/min、气体流量为30 m3/h时,使用发泡网1及浓度为1.5%的配方3,泡沫流量达到最大值515 L/min。整体来看,泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上。

关键词：露天矿潜孔钻机粉尘泡沫发生器流量特性

露天矿潜孔钻机泡沫除尘发泡剂配方的实验研究

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煤炭学报 2015年第S2期40卷 407-412页

作者：陈举师蒋仲安姜兰北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器、湿式凿岩除尘效率低、应用效果差的现状,采用改进ROSS-Miles法进行发泡剂性能评价实验,研制出一种发泡性能好且适用于露天矿潜孔钻机泡沫除尘的发泡剂配方。通过单一发... 详细信息

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器、湿式凿岩除尘效率低、应用效果差的现状,采用改进ROSS-Miles法进行发泡剂性能评价实验,研制出一种发泡性能好且适用于露天矿潜孔钻机泡沫除尘的发泡剂配方。通过单一发泡剂实验,分别以液流停止后0和5 min时的泡沫体积表示发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性,优选出发泡性能优良的3种发泡剂进行两两复配,同时加入稳泡剂及无机盐,以增强发泡剂的稳泡效果及发泡能力,最终确定了发泡剂的最佳配方为:C(A)=0.5%,C(B)=1.0%,C(G)=0.3%,C(NaCl)=0.5×10~4mg/L。通过工业性试验发现,使用泡沫除尘后采场空间粉尘浓度大幅度降低,平均降尘率高达90%以上。

关键词：露天矿潜孔钻机泡沫除尘发泡剂配方

基于元胞自动机的深部采矿岩体变形的演化模型

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北京科技大学学报 2007年第11期29卷 1069-1073页

作者：周文略杨鹏蔡嗣经北京科技大学金属矿床高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

根据深部采矿岩体变形的离散性特征,运用元胞自动机建模方法构建深部采矿岩体的变形演化模型;利用元胞岩石的状态变化概率和元胞状态变化的影响系数,实现深部采矿岩体的动力学模拟.在演化模型的基础上,进行了模拟实验,且运用R/S分析法... 详细信息

根据深部采矿岩体变形的离散性特征,运用元胞自动机建模方法构建深部采矿岩体的变形演化模型;利用元胞岩石的状态变化概率和元胞状态变化的影响系数,实现深部采矿岩体的动力学模拟.在演化模型的基础上,进行了模拟实验,且运用R/S分析法对结果进行分析,得到了以离散度作为岩体稳定性的标准.

关键词：深部岩体变形演化规则元胞自动机 R/S分析离散度

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破碎岩体应力-渗流耦合模型及数值模拟研究

采矿与安全工程学报 2021年第6期38卷 1220-1230页

作者：张超宋卫东李腾付建新李杨北京科技大学土木与资源学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过... 详细信息

为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过程;推导应力-渗流耦合模型在FLAC3D中的有限差分程序,实现耦合模型的二次开发应用。研究表明:岩体的渗透率变化规律可划分为4个阶段(孔隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性强化变形阶段及破坏后阶段),其中在塑性强化阶段渗透率产生明显提升并持续增长;增大孔隙水压,岩体泊松比上升,弹性模量下降,破坏角减小,岩体弱化效果明显,破坏形式由主剪切破坏逐渐向次生裂隙的张拉剪切破坏过渡;增大孔隙水压,模型参数F0和m分别以指数形式减小和增大,岩体峰值强度降低,高压水的存在使得岩体劣化程度增加,增大了裂隙发育程度,从而导致突水致灾危险性增加。

关键词：应力-渗流耦合孔隙水压数值模拟有限差分

疲劳–蠕变交互荷载下含软弱夹层空心圆柱花岗岩变形失稳特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第11期43卷 2766-2780页

作者：易雪枫王宇李鹏蔡美峰北京科技大学土木与资源工程学院北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

为揭示金属矿深部构造破碎带在疲劳–蠕变交互荷载作用下扰动活化诱发井巷失稳的物理过程及力学响应，制备含有不同软弱夹层倾角的空心圆柱花岗岩试样，采用宏观力学试验和细观CT扫描相结合的手段，研究软弱夹层倾角对组合结构体时效失... 详细信息

为揭示金属矿深部构造破碎带在疲劳–蠕变交互荷载作用下扰动活化诱发井巷失稳的物理过程及力学响应，制备含有不同软弱夹层倾角的空心圆柱花岗岩试样，采用宏观力学试验和细观CT扫描相结合的手段，研究软弱夹层倾角对组合结构体时效失稳的影响机制。结果表明：(1)组合结构体试样抵抗疲劳–蠕变交互荷载的能力受软弱夹层倾角的影响明显，当软弱夹层倾角为5°，15°，25°和35°时，典型试样破坏时的围压卸载量逐渐减小，分别为11.58,7.49,7.22和5.07 MPa;(2)在疲劳–蠕变交互加载路径下，组合结构体试样的轴向、径向和体积应变以及耗散应变能与加载阶段均服从非线性指数函数关系，但在最后一个疲劳和蠕变加载阶段组合结构体表现出不同的变形和能量演化特征；(3)组合结构体能量耗散表现为岩石基质内部裂纹萌生、扩展和贯通与软弱夹层剪切滑移变形2种形式，软弱夹层与岩石基质的不协调变形导致体积扩容与岩石破裂，随着倾角的增加组合结构体的能量耗散呈现先减小后增加的趋势；(4) CT扫描试验结果表明软弱夹层和孔洞之间破裂面的贯通是导致组合结构体破坏的根本原因，软弱夹层的最终塑性变形量与倾角呈正相关趋势。研究结果对揭示深部构造破碎带井巷围岩大变形灾害的时效扰动机制具有重要的理论意义。

关键词：岩石力学软弱夹层空心圆柱花岗岩疲劳–蠕变交互荷载能量耗散损伤演化破裂形态

深部复杂金矿体充填开采对地表建筑物稳定性影响

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第8期42卷 1143-1151,1158页

作者：张超宋卫东付建新刘建博北京科技大学土木与资源学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响,借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^(3D)耦合构建矿区三维模型,进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采,地表产生均匀沉降变... 详细信息

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响,借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^(3D)耦合构建矿区三维模型,进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采,地表产生均匀沉降变形,最大主应力随回采步骤增加呈多项式增长趋势,最小主应力呈线性增长趋势,扰动高度沿矿体走向呈正态分布趋势;②矿体的开采使其正上方产生“盆地式变形”,并依据安全性参数进行地表扰动边界圈定;③当下沉变形值小于10 mm、变化率大于0.5时和下沉变形值大于10 mm而小于20 mm、变化率大于1.5时,地表均为整体下沉现象,稳定性不受影响.

关键词： “三下”开采安全开采深度 3D Mine-Rhinoceros-FLAC^(3D) 地表安全性地表变化率