摘要： 精准测试煤层瓦斯含量是煤炭开采过程中的重要环节,将计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)进行耦合建立了钻杆模型,取样过程中对风速为6、12、18和24 m／s，转速为0、30、60、90、120和150 r/min时钻杆内部颗粒的运移情况进行了数值模拟分析;并通过负压取样试验装置对同等变量进行试验,验证模拟结果,通过数值模拟与试验结果来优化取样参数。研究结果表明:在6 m／s的较低风速下,钻杆内部的颗粒会形成堵塞无法顺利运移;在18和24 m／s的高风速下,颗粒可较快运移到钻尾,但取样量波动较大;在12 m／s的风速下,颗粒可顺利运移且钻尾的取样量较为稳定,故钻杆的取样最佳风速为12 m／s。随着风速提高,钻杆转速对运移效率的整体影响逐渐降低。在18和24 m／s的风速下,钻杆转速对运移效率的影响几乎可以忽略;在12 m／s的风速下,钻杆转速可以提高运移效率,但当转速超过100 r/min时运移效率反而开始下降,随着转速提高,运移效率呈现先增加后减少的趋势。对输运量和转速的拟合方程结果表明,最佳取样转速设定为90～110 r/min。使用优化后的负压取样参数在新元煤矿进行现场应用,对煤样进行测定对比,负压定点取样方法的测定值比原有方法平均提高了26％。采用优化后的负压定点取样方法不仅能够精准快速地获取待测试煤样,还显著提高了瓦斯含量的测试精准性。

关键词: 定点取样, 气力输送, CFD-DEM, 转速

中图分类号: 

• TD 712