浅析数值模拟软件Fluent在煤矿瓦斯爆炸中的作用

第一篇：浅析数值模拟软件Fluent在煤矿瓦斯爆炸中的作用

浅析数值模拟软件Fluent在煤矿瓦斯爆炸中的作用

摘要：指出了过去对于煤矿瓦斯爆炸问题的讨论大都是利用理论经验进行分析，缺少了更加直观的分析。基于数值模拟Fluent，初步探讨了数值模拟软件在煤矿瓦斯爆炸中的作用。

关键词：煤矿；瓦斯爆炸；数值模拟

1引言

我国拥有丰富的煤炭存储量，煤炭资源依然是驱动我国经济发展不可或缺的资源，同时，每年我国的煤矿数量依然在不断增加。煤矿中因为存在有大量的瓦斯、煤尘，在矿井通风条件不利的情况下，是造成煤矿爆炸事故的极度危险因子，严重威胁着煤矿工作人员的生命安全。近年来，我国每年都会发生多起煤矿瓦斯爆炸事故，据不完全统计，每年全国都有5000人左右在煤矿瓦斯爆炸事故中丧生，因为煤矿瓦斯爆炸事故所造成的直接经济损失约为10亿元人民币，这都警示着我们，减少煤矿瓦斯爆炸事故的发生是非常有必要的[1]。本文以数值模拟软件Fluent为出发点，探讨了数值模拟软件在我国煤矿瓦斯爆炸中的作用，以期能够减少我国煤矿瓦斯爆炸事故的发生。

2数值模拟软件Fluent

Fluent是隶属于CFD的一种商业软件，它是基于计算机技术而发展起来的计算流体力学，可以模拟多种复杂的流体流动。在以前，理论分析方法仅限于使用公式推导，并不能很直观的得到流体的运动状态[2]。Fluent则弥补了这一方面的缺陷，可以比较准确的得到流体运动状态。Fluent采用基于完全非结构化网格的有限体积法，而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法，这样就使得Fluent在转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流等方面有着广泛的应用。在进行数值模拟中，通过建立物理模型，设定稳定的控制方程，确立材料的物理特性，设置准确的边界条件，输入确切的松弛因子，最终通过迭代计算得到结果[3]。在煤矿瓦斯爆炸中存在传热、燃烧、流体流动、压力变化等多种复杂过程，采用Fluent进行数值模拟无疑是非常适合的。

3矿井危险等级评估

矿井中的灾害系统是由人、机器和自然环境构成的复杂空间系统，根据最新科学研究成果表明，只有通过预先对该灾害系统进行有效的危险等级评估，得到可能会发生的事故后果，采取着实有效的预防措施，才能在很大程度上保证矿井生产工作的安全进行。在以往，通常是利用理论方法来进行分析，但是实际的经验表明，仅仅是依靠以往的理论方法进行分析，很难得到比较精确的评价。通过数值模拟，能够得到比较精确的煤矿瓦斯爆炸的危险等级，从而大大提高矿井生产的安全性。利用Fluent进行矿井危险等级评估主要有以下步骤通过对矿井危险等级进行评估，可以知道矿井是否应该加强管理和制定相应的应急措施。同时，通过对矿井瓦斯浓度的模拟结果的分析，能够提前对矿井通风系统进行改善，降低高瓦斯浓度区域的危险性，对于保障矿井进行安全生产具有实际的意义。

4矿井瓦斯爆炸模拟

在矿井发生瓦斯爆炸事故后，及时的排查出导致事故发生的原因是非常有必要的，这对于加强以后矿井的管理具有积极作用。但在实际工作中，因为导致爆炸的诱因非常多，使得我们很难非常精准的分析出瓦斯爆炸的实际原因。利用Fluent对瓦斯爆炸事故进行模拟验证，可以得到更加精确的结果。

经过对爆炸现场的排查，能够初步分析得到爆炸原因。结合矿井施工图纸以及现场实际测量结果，通过Fluent前期处理软件Gambit建立矿井物理模型，在Fluent中采用三维计算，输入初始瓦斯浓度、初始压力

和瓦斯物性，能够得到矿井内压力等值线图、温度分布场和瓦斯爆炸速度值分布图。对数值模拟结果和初步分析所得到的爆炸原因进行双向分析，我们可以得到比较精确的爆炸原因。在之后的生产过程中就能够针对所得到的爆炸原因进行生产管理，减少事故的发生几率。

5结语

计算机技术的发展从根本上改变了以往对于矿井瓦斯爆炸的分析方法。本文探讨了数值模拟软件Fluent在煤矿危险等级评估和矿井瓦斯爆炸模拟中的作用，初步认定了利用数值模拟软件对矿井瓦斯爆炸进行预防和原因排查是可行的。随着科技的不断进步，会有越来越多的数值模拟软件运用到矿井瓦斯爆炸模拟中，我们应该积极学习先进的模拟软件，努力提高煤矿的安全等级，以期能在最大程度上保证煤矿的安全生产。

参考文献：

[1] 刘明举，赵文武，魏建平，等2006年我国煤矿瓦斯突出事故统计分析及防范措施[J]煤炭技术，2008，27（11）：79～81

[2] 李进良，李晨曦，胡仁喜精通FLUENT63流场分析[M]北京：化学工业出版社，2010

[3] 隋洪涛，李鹏飞，马世虎，等精通CFD动网格工程仿真与实战案例[M]北京：人民邮电出版社，2013

[4] 王应时，范维澄，周力行，等燃烧过程数值计算[M]北京：科学出版社，1986

[5] 张洪素，陈宏业基于Fluent的矿井瓦斯爆炸危险等级评估[J]能源技术与管理，2010（5）：23～25

[6] 高尔新，丁晨曦，韩书亮，等某煤矿瓦斯爆炸流畅参数分析[J]爆破，2013，30（1）：5～7

第二篇：瓦斯抽放管在煤矿瓦斯抽采中的作用

瓦斯抽放管在煤矿瓦斯抽采中的作用

近年来随着煤矿开采深度和强度的不断增加，煤与瓦斯突出等动力性灾害的频度和强度明显上升，特别是一些地区和企业对防突工作认识不足、管理跟不上、投入不到位、应对不得力，致使煤与瓦斯突出事故频发，今年以来全国先后发生8起较大以上突出事故。煤与瓦斯突出防治已成为瓦斯防治工作的重点和难点，也是防范大事故的关键点。

瓦斯抽放管在煤矿瓦斯抽采中起到了决定性的作用，它的使用在很大程度上缓解了井下的瓦斯排放值，使工人们可以安全的进行生产工作。

瓦斯抽放管的作用：

1、阻燃、抗静电性能

2、传统的铸铁管材相比，具有重量轻、易安装、耐腐蚀，使用寿命长、输送流体阻力小

3、价廉、安全性能可靠

4、可用于煤矿井下抽放瓦斯抽采钻孔封孔等用途。