木城涧矿煤层高压注水的数值模拟分析

为解决京煤公司木城涧矿冲击地压灾害问题，在煤巷掘进时实施预先煤层注水。为研究煤体的渗透特征，在该矿北8槽煤掘进工作面进行了现场单孔等压注水试验，测定了钻孔两侧煤体的湿润水分增值。依据该试验数据用可变容差最优化搜索方法对模型参数进行反演，得到煤体的导水和贮水特征参数，表明该北8槽煤属低湿润饱和煤层，导水性差，适合用高压注水。用数值模拟方法详细描述了在7．0MPa压力下的煤层注水动态过程，通过模拟计算，给出了注水压力-时间-湿润范围三者的动态变化关系。分析了在不同注水压力下的湿润分布的特点，指出合理湿润效果的注水压力在10．0MPa以上。     

锚支巷道沿空延迟冒落采空区风流规律研究

锚杆锚索支护的回采巷道采后不及时冒落，形成特殊的沿空漏风边界的采空区流场．运用有限元数值模拟方法，结合铰法小青矿S2—705工作面现场实际，从理论上描绘了采空区漏风流动规律的改变特征。给出风流强度分布图解．研究认为，不冒落形成的沿空漏风边界是工作面向采空区的漏入、漏回的主流边界。漏风强度最高；贴近工作面边界的冒落非压实带存在平行渗流．这种流势导致了在下游回风侧的沿空巷道内形成瓦斯集聚，并提出了预先拆锚杆卸顶或局部通风机抽排放两种解决途径．图5，参5．     

浅煤层采空区层面漏风的数值模拟分析

结合大柳塔煤矿活鸡兔井21208工作面开采实例，按采空区层面漏风情况，将采空区顶板岩层冒落划分为自由冒落带、顶板断裂带和地表沙土层带。建立了层面漏风的定解数学模型，将地表漏风强度近似看作按负指数规律衰减。通过用有限元方法求解漏风移动渗流方程，得到采空区冒落带所形成的压力腔与地面之间的压力差形成的采空区层面漏风，漏风强度沿工作面长度方向变化不大，层面漏风强度主要取决于顶板断裂带的尺寸和地表沙土层带的厚度与密实性。     

易自燃煤层放顶煤开采工作面合理长度分析

以采空区自然发火危险为约束条件,用采空区场流方法(数值模拟)和自燃三带理论,结合实例,研究放顶煤开采工作面合理长度问题.得到工作面长度安全临界值与煤的最短自然发火期成正比关系.通过现场测定风量和采空区气体浓度分布,得到在当前工作面特定采空区流场环境下的自燃氧化带宽度和模型基础参数,数值模拟出不同工作面长度的采空区自燃氧化区宽度的变化关系;回归得到,在理论上,工作面长度与自燃氧化带宽度近似服从二次曲线关系.分析中给出了自燃安全判别量和自燃安全区间.     

综放工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究

采用迎风有限元数值模拟结合图形显示技术求解综放工作面采空区二维流场瓦斯涌出扩散方程,在放煤仿真边界条件下通过画面直观描绘放顶煤过程中瓦斯涌出及其分布动态变化过程。讨论了通过模拟试验确定防止综放工作面瓦斯超限的技术措施,结合具体算例,提出在工作面设置移动调节风障和采用“双九一六”作业形式降低漏回风侧（上行）的放煤强度来控制放煤瓦斯团涌入工作面的新方法。     

大隆煤矿采空区瓦斯抽放数值模拟与参数确定

用有限元数值模拟方法,结合图形显示技术,对大隆煤矿综采工作面采空区瓦斯抽放问题进行了计算分析。从理论上模拟了冒落非均质回采采空区内回风隅角处的瓦斯聚积过程。直观展示了瓦斯抽放时采空区流态、瓦斯分布变化的流体力学原理。模型中采空区流态计算用非均质渗流方程,瓦斯扩散运移基于瓦斯与大气两相混溶流方程描述。计算考虑了采空区沿边界冒落非充分压实的情况。利用数值模拟试验方法给出了合理的抽放流量和工作面通风量。     

晓南矿工作面采空区自然发火安全控制与管理

利用可视化有限元数值模拟方法结合采空区气体取样检测技术，对晓南矿W2 702综采工作面生产过程中采空区漏风渗流流态和氧浓度耗散变化进行监控，定量化地分析了在各种边界条件下自燃三带所发生的变化，以达到对采空区自然发火的安全管理与控制。     

工作面反风时采空区场量分布变动的数值模拟

结合华兴煤矿1318炮放面实例,运用数值模拟手段,描绘了工作面反风时采空区流场内漏风流,氧、CO和瓦斯各组分气体,以及温度等的分布变动过程,给出了反风时沿工作面边界各组分气体涌出量的变化规律.模拟在反风后,场内各组分气体含量分布重心发生倒置,原上游高温区被冷却,下游低温区逐渐转变为新的高温区,使采空区的温度上升过程重新回到一个相对较低的温度起点,使自燃升温得到一定的延缓.反风后,场内CO气体涌出量经历突降—回跳上升—缓慢衰减—再逐渐增加的跳动过程,瓦斯涌出量在经历大幅度突降和回跳后,其增幅度不大.用埋管抽放的办法能够防止因反风导致工作面内有害气体超限,同时给出了反风的实施条件,即必须确保采空区无明火.     

煤的氧化特性实验研究

测定煤样在不同氧浓度下的耗氧速度,是煤炭自燃研究和理论分析计算的关键问题。为了获得工作面煤样在不同氧浓度下的耗氧速度,采用封闭耗氧实验新方法。该方法根据实验罐内煤氧化过程中氧浓度变化特有的规律,间接获得所需参数,可获得更大信息量。通过对煤样氧化特性的实验研究,了解了煤样在常温情况、不同氧浓度下的耗氧速度以及与CO的生成比率,为判定煤样的自燃级别和进行采空区自燃数值模拟提供了重要参数。     

矿井巷道中外源气体运移-弥散过程仿真研究

建立了一维有限元方法的数值模拟模型,编写成计算机程序,仿真出外源气体在通风巷道中传播过程.计算表明,在矿井巷道尺度条件下,如果外源气体体积分数梯度过大,且对流项存在强超性和空间剖分尺度过大时,容易导致前缘风头气体弥散出现"云头"状的畸变.通过改进算法,采用迎风有限元格式、由程序自动调节迎风因子,并适当加密"时-空离散"剖分尺度等,这种畸变现象趋于消失.在运用了上述处理方法后,当风速为2.252m/s、剖分尺度小于2.5m时,得到良好的收敛效果.将单分支算法纳入到矿井通风网络解算程序中,完成了外源气体在网络中的传播扩散的仿真表述.