U型与J型通风采空区流场数值模拟研究

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。     

U型通风工作面采空区漏风规律研究

通过SF6示踪气体法对温庄煤矿15012 U型通风工作面采空区进行漏风测定。结果显示,15102工作面漏风率为16.31%,采空区内存在多条漏风通道,漏风风速为0.032～0.128m/s。数值模拟结果显示,U型通风系统采空区内漏风风流流线呈U形分布,由工作面进风侧流入,回风侧流出。工作面下隅角区域采空区上部,更易发生自燃。采空区三带呈条状分布,三带范围随高度升高而变化,氧化带随高度增加先增大后减小,散热带随高度增大而缩小,高度大于16.3m时消失。     

薛虎沟煤矿U型通风工作面采空区漏风模拟

针对薛虎沟煤矿U型通风工作面采空区漏风现象展开研究,采空区流动区域主要分为扩散流动区和微流动区2部分,详细解释了U型通风工作面采空区扩散流动区域和微流动区域的特征及影响因素。同时,借助Surfer 8.0软件中的空间插值法将大量离散型数据进行插值法计算,使得数据在空间上具有相关性,随后进行建模处理,分析得到采空区漏风主要分为上隅角漏风区、下隅角漏风区和支架后漏风区3个区。结果表明,下隅角漏风和支架后漏风对生产影响较小,可以人为控制;上隅角漏风为煤自燃提供了充足的氧气和条件,造成的煤体自燃会严重影响工作面的正常生产。     

U型和U+L型通风采空区流场数值模拟研究

利用Fluent软件,对U型和U+L型通风下的采空区流场进行了数值模拟,对比分析了两种通风方式下的采空区瓦斯浓度分布规律和采空区自燃危险区分布情况。结果表明:U+L型通风较U型通风采空区内瓦斯浓度整体降低;采空区瓦斯爆炸范围往采空区深部移动,但是瓦斯爆炸区域宽度变小。沿采空区走向方向,两种通风方式下的采空区中部瓦斯浓度上升较快。U+L型通风较U型通风采空区内自燃危险区域往采空区深部移动,并且采空区自燃危险区域的宽度也明显增加。     

不同条件下采空区瓦斯流场数值模拟研究

介绍了利用不同条件下采空区瓦斯流场数值模拟研究,结合大佛寺煤矿40108工作面的实际情况,建立了工作面、采空区及高抽巷物理模型,进行抽放条件下采空区流场数值模拟,分析各有关参数对采空区瓦斯浓度场产生的影响,对采空区瓦斯及火灾防治工作有重要指导意义。     

采空区自燃三带漏风流场的数值模拟

在唐口煤矿2307工作面采空区自燃三带实测的基础上,利用流体力学计算软件FLUENT对采空区的漏风流场进行了数值模拟,得出工作面不同风量下采空区漏风流场的形态,即工作面不同供风条件下呆空区自燃三带的区域.分析发现最佳配风量应控制在1 200～1 440 m3/min.     

基于示踪检测法与数值模拟的Y型通风工作面采空区漏风规律研究

采用示踪检测技术与计算流体力学数值模拟方法,对高河煤矿采用Y型通风的E2307工作面采空区漏风规律进行研究。介绍了SF₆气体释放点和采样点的布置情况,制订了示踪检测方案,对检测数据进行了分析计算,结果表明：工作面采空区漏风率为16.43%;采空区存在多条漏风通道,采空区内漏风速度为0.05~0.14 m/s。结合示踪气体测漏风结果,建立数值模拟模型,模拟结果表明：工作面采空区漏风率为13.35%,与现场实测结果较为接近;采空区内漏风路径为扇形,由工作面向沿空留巷偏转;采空区含氧量与距工作面和沿空留巷的距离呈正相关关系,采空区散热带、氧化带和窒息带呈L型分布,“三带”范围随高度增加而变化,当高度大于26.2 m时散热带逐渐消失。     

Y型通风采空区风流和瓦斯分布数值模拟研究

目前,很多煤矿开始运用两进一回Y型通风方式(机巷和风巷进风,沿空留巷回风),来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。为了掌握Y型通风采空区风流与瓦斯运移的分布规律,根据现场实际首先运用Gambit建立了两进一回Y型通风采空区物理模型,并进行网格划分,然后运用Fluent软件对两进一回Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。通过模拟结果得出了,两进一回Y型回采工作面采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布的一般规律,为治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸提供了理论依据。     

综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟

为研究综采工作面采空区煤自燃“三带”分布范围,以大梁湾煤矿30103综采工作面为研究对象,通过现场布置束管、人工监测的方式收集采空区不同深度气体组分数据。采用数值模拟软件进一步分析采空区的氧气浓度,与现场实测数据相互辅证,确定30103综采工作面采空区自燃“三带”的分布范围为散热带（进风侧<104 m,回风侧<43 m）、氧化升温带（进风侧104～310 m,回风侧43～235 m）、窒息带（进风侧> 310 m,回风侧> 235 m）。结合煤层最短自然发火期,得到工作面安全推进速度为4.84 m/d,研究成果对该工作面采空区煤自燃预防具有一定指导意义。     

U型通风工作面采空区瓦斯运移规律研究

以赵家坝煤矿1944工作面为研究对象,采用Fluent软件对工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。研究结果表明:采空区由近及远瓦斯浓度逐渐增大,距工作面一定距离后趋于稳定;在采空区距工作面50~70 m处存在层流与紊流的混合边界;从进风巷到回风巷方向瓦斯浓度逐渐增大。随着进风巷入口风速的增大,采空区高浓度瓦斯区域向深部推移,工作面上隅角瓦斯浓度下降。随着工作面推进长度的增加,过渡风速带向后移,工作面上隅角瓦斯浓度增大。     

综采工作面进风巷火灾数值模拟研究

为研究综采工作面进风巷发生火灾时的烟气受火源规模和风速影响的变化规律,运用FDS火灾模拟软件,分别设置1、2、5、10、20 MW 5种火源规模,以及1.0～2.4 m/s内8种风速进行火灾模拟,并对不同火源规模和不同风速条件下综采工作面进风巷火灾发生时期的CO浓度、温度和能见度进行了数值模拟对比研究。结果表明：①随火源规模增大,CO浓度增大,CO浓度分布进入稳定阶段所需时间延长,温度上升到达稳定阶段所需时间延长,温度下降速度加快;②随风速增大,CO浓度分布进入稳定阶段所需时间缩短,稳定阶段CO浓度减小,回风巷温度升高;③随风速增大,烟气传播速度加快,出口处能见度可见范围缩小;④随风速增大,火源上风侧CO浓度及温度均降低,烟流逆退距离缩短,超过临界风速后烟气不产生逆退现象。研究结果可为井下工作人员在火灾发生时期安全逃生提供指导。     

高温综采工作面降温方案数值模拟

通过理论计算得出标准"U"型通风方式下的综采工作面的出口风流温度,并运用CFD数值模拟软件对计算结果进行验证和对多种降温方案进行温度场数值模拟对比,得出最佳的进风巷空冷器的布置位置和降温参数的选取,使工作面出口温度不超过28℃。     

综采沿空掘巷煤柱合理宽度数值模拟研究

合理的煤柱宽度能够保证工作面巷道的稳定性,改善沿空掘巷维护状况,降低由于矿山压力造成的巷道变形,煤柱宽度的确定对于提高煤柱回收率、保障安全高效的生产起到积极作用。本文通过数值模拟研究分析,研究了综采沿空掘巷煤柱的稳定性以及合理的煤柱宽度,为确定合理的煤柱宽度提供了理论依据。     

风流影响下的综掘工作面温度湿度场特性数值模拟

基于计算流体动力学(CFD)和矿井通风理论,以田陈煤矿7309综掘工作面为研究对象,建立了单一压入式通风系统条件下的综掘工作面几何模型。采用FLUENT软件对不同供风速度下综掘工作面三维空间内风流场、温度场及湿度场的分布特性及变化规律进行数值模拟。模拟结果表明:增加供风量对降低巷道温度有一定的作用,但对巷道内的湿度影响较小,当压风筒出口风速为16 m/s、风量为480 m3/min时,综掘巷道内的温度低于26℃,综掘机附近工作区域相对湿度保持在40%~57%之间,此时的供风参数满足煤矿安全规程要求。     

大倾角综放工作面风流场及粉尘场的数值模拟

基于气固两相流动理论,结合大倾角综放工作面的实际特点,建立了大倾角综放工作面仿真模型。以采煤机割煤过程中的粉尘运动为研究对象,利用Fluent软件解算得到风流场、速度场和粉尘浓度场模拟结果:大倾角综放工作面倾角大,风流紊乱,风速较大,粉尘所受到的空气浮力大于粉尘自身重力,在采煤工作面漂移的时间延长,大量粉尘会随工作面主导风流向下风侧扩散,且其扩散的距离和对下风侧的影响范围大于近水平煤层或缓倾斜煤层。     

工作面揭露空巷瓦斯流动规律数值模拟

为确保工作面的通风安全,需要准确地掌握工作面揭露空巷时积聚瓦斯的流动扩散规律,主要采用现场调研、数值模拟和理论分析结合方法,分析了回采工作面揭露空巷前后瓦斯运移和扩散规律,并结合山西晋华煤矿地质生产技术条件,对工作面空巷瓦斯进行涌出预报,为空巷瓦斯治理和灾害防治提供依据。     

近距离煤层综采工作面支架选型的数值模拟研究

以陈庄煤矿近距离煤层3号煤31301综采工作面支架选型为背景,通过数值模拟试验确定了陈庄煤矿近距离煤层31301综采工作面合理的支架工作阻力为8 700 k N/架,定量的确定支架合理工作阻力,为支架选型开辟了良好的途径。通过现场观测,确定的支架工作阻力是恰当的,实现了矿井的安全开采,说明文章研究方法可靠。研究结果对类似条件下近距离煤层综采工作面支架选型具有积极的指导意义。     

综采工作面粉尘浓度分布及运动规律数值模拟

针对煤矿井下综采工作面粉尘产量大、浓度高且降尘困难的特点,结合气固两相流理论,运用FLUENT数值模拟软件,对井下综采工作面风流分布和粉尘浓度运移规律进行模拟研究。研究发现:风流在采煤机滚筒处发生绕流,流速达到最大值4 m/s,在采煤机后方15 m处风速趋于平稳,采煤机机道的风流流速大于人行道风流流速;粉尘浓度在采煤机处达到最大值3 900 mg/m3,采煤机机道粉尘浓度高于人行道粉尘浓度。风流分布与粉尘浓度分布一致。     

综采工作面沿空机巷的综合治理

通过对综采工作面沿空机巷压力大、断面缩小的综合治理,提出了用十字梁支护法、二次挑顶法等技术措施,确保了综采工作面的正常回采。     

综放面采空区注氮防火的数值模拟与参数确定

在进风侧向采空区注氮是目前采空区防火最有效的措施之一。运用Fluent软件结合屯留煤矿N2105综放工作面建立了采空区多孔介质模型,在不同注氮量和注氮位置条件下,通过对注氮后氧气浓度场的数值模拟,得出采空区自燃"三带"与氧化自燃带宽度的变化规律,同时结合理论计算,确定了N2105综放工作面采空区的最佳注氮流量和注氮位置,提供了一种优于传统理论计算确定采空区注氮参数的有效方法。