内容概要：本文详细介绍了使用COMSOL进行多种复杂物理场数值仿真的经验和技巧，涵盖变压器磁通密度、力磁耦合位移、微波加热电场分布、瓦斯抽采孔隙率与甲烷含量以及IGBT温度及应力等多个领域的具体案例。作者通过实例展示了如何处理材料非线性、多物理场耦合、网格优化等问题，并提供了具体的代码片段和注意事项。 适合人群：从事数值模拟、多物理场耦合仿真及相关领域的科研人员和技术工程师。 使用场景及目标：帮助读者掌握COMSOL在不同应用场景下的建模方法和技巧，解决常见问题并提升仿真准确性。适用于希望深入了解COMSOL多物理场耦合仿真的专业人士。 其他说明：文中不仅提供了详细的代码示例，还分享了许多实用的经验教训，如材料属性设置、边界条件选择、网格划分等，有助于读者快速上手并避免常见的陷阱。

为了能够有效杜绝煤与瓦斯突出、打钻机械伤人事故的发生,设计了一种井下瓦斯抽采钻机远程控制系统。该系统采用PLC控制技术、视频及声音监视技术和远程数据无线传输技术,操作人员利用地面操作台操作手柄和按钮,借助远程视频和声音监视完成远程控制钻机的钻进和钻杆的自动装卸,从而实现了井下瓦斯的无人化抽采。井下试运行结果表明,该系统运行稳定、可靠。

针对煤矿井瓦斯抽采钻孔存在的问题及摄像头有线监控的缺点,提出采用COFDM技术设计一套井下无线视频监控系统,用于井下瓦斯抽采钻孔的视频监控;介绍了COFDM技术的原理和优势,以及COFDM技术的调制、解调方法;对视频监控系统的整体架构及主要硬件设计进行了简单论述。

对深部矿井红阳二矿瓦斯突出防治中的难题进行了分析,针对井下条件开展了水力压裂增透防突技术研究。对水力压裂钻孔注水量、注水压力、钻孔布孔方式等参数进行了设计,通过考察注水时间、保压效果等参数对水力压裂注水效果,提出了影响水力压裂注水效果的关键因素;通过水力压裂后压裂影响范围内3个关键区域瓦斯抽采量与未压裂区域的对比考察,对水力压裂增透范围和增透效果进行了分析。从增透范围和增透效果看,水力压裂技术提高了煤层透气性,增加了煤层瓦斯抽采量,加快了煤层消突速度,保证了煤矿的采掘接替和安全生产,对相似条件的深部矿井瓦斯突出防治工作具有较好的借鉴作用。

应用FLUENT软件建立了综放面采空区瓦斯渗流的三维数值模型,通过数值模拟对比分析了没有瓦斯抽采和有瓦斯尾巷抽排两种情况下的综放面采空区及其上覆岩层内的瓦斯渗流分布规律,通过现场验证,分析了瓦斯尾巷在实际应用中的效果,模拟结果和实际效果较吻合,使工作面达到了安全生产的要求。

为解决沙曲矿布置高抽巷工程量大、资金投入高、采掘接替紧张的问题。以24207综采工作面为试验区,采用基于关键层理论的判别方法得出裂隙带范围为煤层上方6.59~46.24 m,确定出瓦斯抽采布孔的最佳区域;在此基础上,对大孔径高位钻孔参数进行设计,并进行现场试验。实验结果表明:与倾斜高抽巷相比,采用大孔径高位钻孔抽采采空区瓦斯技术,平均抽采浓度提高13.96%,平均抽采纯量提高69.94%,施工成本降低83%。本文研究结论将为沙曲矿"以孔代巷"治理瓦斯提供参考。

随着余吾煤业开采深度和规模的不断增大,采空区瓦斯涌出问题已成为制约其安全高效生产的主要因素。针对目前井下常规钻机钻孔深度不够,瓦斯预抽期较短等现象,余吾煤业引进了澳大利亚生产的VLD-1000型千米定向钻机,提出了应用千米定向钻机施工高位裂隙钻孔进行采空区瓦斯抽采技术。分析结果表明,该项技术较常规钻机施工钻孔的优越性主要体现在瓦斯抽采效果好、定位能力强,而且所需钻场数量少、节约成本,能够有效治理采空区瓦斯涌出问题,具有广阔的应用前景。

为解决高瓦斯矿井采掘衔接紧张问题,利用千米定向钻机在本煤层施工定向钻孔,根据其技术原理,配备合理的钻孔参数,在山西王家岭煤业有限公司18101工作面本煤层抽放中取得了显著的效果。

针对沙曲矿高瓦斯煤层群综采工作面上隅角和回风流中瓦斯经常超限的难题,运用数值模拟和现场试验相结合的方法,理论分析了瓦斯在煤层开采过程中的积聚和运移规律,并结合从德国引进的DDR-1200千米定向钻机,提出了采用千米定向钻孔抽采瓦斯技术。根据14205综采工作面开采的实际条件,确立了抽采参数,并进行了工业性试验。结果表明,千米定向钻孔抽采瓦斯技术与传统的高抽巷相比具有明显的优势,单孔瓦斯抽采浓度达到79%,最大抽采纯量12.8 m3/min。

2010年11月,中国煤炭科工集团西安研究院与山西晋城无烟煤矿业集团寺河煤矿共同在东轨大巷1号错车场进行了瓦斯抽采定向钻孔施工,共完成两个千米钻孔,其中最大主孔孔深1 059 m,钻孔单班最大进尺102 m,钻进平均效率26 m/h,