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基于三维仿真的四季气候变化对矿井通风影响规律研究
1
作者 柴青平 傅国辉 +3 位作者 邓皓泽 黄铂然 黄浩 王培涛 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期57-65,共9页
四季气候变化影响着矿井内自然风压的大小和方向,若将自然风压作为动力合理运用,有益于矿井通风系统节能减排。眼前山铁矿井下通风系统在初期设计中对自然风压的利用较少,且风机选型方面未将四季气候变化的因素考虑其中。本文对眼前山... 四季气候变化影响着矿井内自然风压的大小和方向,若将自然风压作为动力合理运用,有益于矿井通风系统节能减排。眼前山铁矿井下通风系统在初期设计中对自然风压的利用较少,且风机选型方面未将四季气候变化的因素考虑其中。本文对眼前山地区四季气候变化对矿井通风的影响规律进行研究,并以此规律指导井下基站风机进行优化。通过三维仿真系统建立井下通风系统模型,模拟眼前山地区一年四季气候条件,通过风流模拟计算进风井口处的自然风压大小和方向,结果表明眼前山地区夏季日间,1号主进风井、2号主进风井处会出现与矿井通风方向反向的自然风压,其余季节进风井处自然风压均有利于通风,其中,冬季自然风压可利用价值最大,且冬季风机风压较夏季风机风压显著增大,使得冬季总进风量增加4.46%;建议针对主机站2-3基站、2-4基站的K-8-19型风机和主机站2-15基站、2-16基站的K-8-23型风机进行工况点调节,在冬季时期将主扇叶片安装角由35°调整至30°;根据眼前山地区的四季气候变化规律适时调整主要通风机工况点,对自然风压有效利用,解决了矿井通风系统冬季风量过剩的问题,实现了以更加节能的方式满足矿井通风需要。 展开更多
关键词 自然风压 四季变化 三维仿真模拟 矿井通风 节能 风机优化
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眼前山铁矿三维可视化仿真井下通风系统优化研究
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作者 牛文杰 姜鹏 +3 位作者 侯卫钢 黄铂然 黄浩 王培涛 《黄金》 CAS 2024年第11期62-68,79,共8页
随着矿井掘进深度不断增加,通风从容易时期过渡到困难时期。针对眼前山铁矿井下工作面温度较高、风量小的潜在问题,以-269 m水平为研究对象,提出2种优化改造方案,通过建立眼前山铁矿三维可视化仿真井下通风系统模型,采用矿井通风系统网... 随着矿井掘进深度不断增加,通风从容易时期过渡到困难时期。针对眼前山铁矿井下工作面温度较高、风量小的潜在问题,以-269 m水平为研究对象,提出2种优化改造方案,通过建立眼前山铁矿三维可视化仿真井下通风系统模型,采用矿井通风系统网络分析软件进行三维仿真和网络解算,对通风优化方案进行模拟分析。优化后的通风系统数值模拟结果显示:采用方案一使得-269 m巷道的北部区域风量平均提升1.13 m^(3)/s,温度平均降低0.14℃;采用方案二使得-269 m巷道内的整体风量平均提升5.51 m^(3)/s,且开采区附近大部分巷道内整体温度平均降低0.34℃。对比显示,方案二巷道内的增风降温幅度更大、影响范围更广。2种方案均起到了对通风系统的优化作用,为国内大部分地下开采矿山的井下通风系统优化治理工作提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 深部开采 可视化 三维仿真模拟 通风网络解算 通风系统 Scott-Hinsley算法
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考虑流固耦合的露天坑积水下边坡与巷道协同稳定性研究
3
作者 张雷 王兵 +1 位作者 黄铂然 王培涛 《中国矿业》 北大核心 2024年第9期110-118,共9页
露天矿边坡与巷道协同稳定性是影响矿山安全开采的关键因素。开展矿区边坡与巷道协同稳定性研究是保证矿山能进行安全施工的重要工作之一。针对矿区Ⅵ号矿组露天坑目前存汇水问题,分析论证后续井巷开采、工程力学、汇水等因素对Ⅳ号矿... 露天矿边坡与巷道协同稳定性是影响矿山安全开采的关键因素。开展矿区边坡与巷道协同稳定性研究是保证矿山能进行安全施工的重要工作之一。针对矿区Ⅵ号矿组露天坑目前存汇水问题,分析论证后续井巷开采、工程力学、汇水等因素对Ⅳ号矿组、Ⅶ号矿组深部井巷工程是否有影响;采用3Dmine建立了露天矿三维地质模型,截取风险边坡剖面并建立数值模型,结合COMSOL Multiphysics多场耦合分析软件,对建立的剖面模型的渗流场与应力场进行耦合,通过精细化划分网格对其进行稳态求解,得到剖面模型的损伤区、应力场及位移变化云图,其中,边坡5号剖面区域基坑存在积水问题,在求解过程中考虑渗水条件。分析结果表明:Ⅵ号露天边坡、Ⅶ号露天边坡岩体损伤对地下工程均未造成影响,Ⅵ号矿坑积水的渗透速度分布在10^(-7)~10^(-6)m/s,由于渗透速度较低,Ⅵ号矿坑汇水并未对附近地采工程稳定性造成显著影响;建议对Ⅵ号矿坑汇水进行及时抽排,并加强Ⅶ号露天边坡位移监测。该研究结果为论证边坡与巷道协同稳定提供了新思路和参考。 展开更多
关键词 节理岩体 边坡稳定性 地下开采 流固耦合 有限元分析
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石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究
4
作者 兰舟 王培涛 +4 位作者 王春贤 张艺山 张博 黄铂然 马驰 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2023年第10期105-117,共13页
露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同... 露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明:边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。 展开更多
关键词 露天转地下 沉陷机理 边坡稳定性 数值模拟
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