基于煤與瓦斯共采的無風(fēng)掘進(jìn)瓦斯與氧氣阻隔機(jī)理研究
[Abstract]:Gas disaster is serious in coal mine production. At present, the prevention theory and technology have not completely eliminated the gas accident, the gas overrun and the explosion phenomenon occur from time to time. Based on the theory of coal and gas mining in closed space of high gas coal seam put forward by academician Zhou Shining, this paper constructs a new type of no-wind tunneling system model for ventilation of concentrated roadway and unventilated roadway, and analyzes the layout of roadway and transportation of coal and materials without wind tunneling. The safety and comfort of personnel, gas extraction, gas and oxygen barrier subsystem, the advantages, disadvantages and feasibility of no-wind tunneling are studied. The key to achieve windless tunneling is to effectively block gas from oxygen. Therefore, the barrier mechanism of gas and oxygen is studied separately. The main purpose of gas control is to determine the relationship between gas concentration distribution and gas emission, drainage, leakage and nitrogen screen barrier velocity. Considering that the total time of coal wall and coal block gas emission is different in the process of working face advance, the expression of total gas emission in a working cycle is deduced by the way of summation of differential integral. The dynamic model of gas leakage transportation is established, and the control equations of momentum and energy are obtained under the influence of many factors, such as quantity of emission, quantity of extraction, buoyancy and viscous resistance, etc. By means of Fick's law and Gao Si smoke mass model, the temporal and spatial distribution of gas concentration is deduced by Fourier transform. According to the action of jet entrainment, the relationship between the barrier velocity of nitrogen curtain and gas concentration is obtained. According to the law of gas transportation, a method of gas control is put forward in this paper, which is combined with hard blocking, dynamic pressure regulation of draught and soft barrier of nitrogen curtain. The effects of the above four variables on the gas migration law are studied through similar simulation, numerical analysis and field simulation experiments in China and Australia. The effectiveness of the gas barrier device and control method is verified under the condition of opening and closing of the tuyere. The oxygen barrier is divided into two states: the opening and closing of the tuyere. The oxygen control method is similar to that of gas in the open state of the tuyere. The nitrogen curtain is started in advance and the oxygen in the disturbed range of the opening of the air valve is driven by the same amount. At the same time, the nitrogen curtain in the barotropic zone is started, and the barotropic method is used to block the oxygen into the drivage roadway. On the basis of Bernoulli's equation, the gas pressure relationship of every interval in blocking oxygen is deduced. The pressure difference is used to ensure that there is only one way flow from the positive pressure zone of nitrogen to the concentrated roadway, so as to achieve the barrier of oxygen. Similarity simulation and numerical analysis model were established to verify the effectiveness of oxygen barrier mechanism in bypass lane. The above research shows that the effective barrier between gas and oxygen can be realized by adopting the methods of tuyere, extraction and dynamic adjustment of nitrogen curtain in the no-wind tunneling model, which provides the theoretical and experimental basis for the implementation of the no-wind tunneling technology.
【學(xué)位授予單位】:北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:TD712
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,本文編號:2167308
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