尾巷改变采空区瓦斯流场的数值模拟研究

为了研究尾巷配置对采空区瓦斯流场的影响,根据N1-2工作面的巷道布置情况,建立了配置尾巷的工作面与采空区数学物理模型.结合周期来压对采空区冒落物孔隙率的影响,按周期来压步距分析了孔隙率阶跃变化,合理计算了分段渗透率大小.根据气体在多孔介质中的渗流理论,将FLUENT中3种湍流模型的模拟结果与实测结果对比,选择Realizablek-ε模型对不同条件下的采空区漏风场和瓦斯体积分数场进行模拟,模拟结果与现场效果表明:均匀渗透率和分段渗透率条件下的瓦斯场分布模拟结果与实测瓦斯体积分数对比,分段渗透率的模拟结果更接近实测值;受采空区瓦斯体积分数梯度与渗透率变化的影响,尾巷配风量越大上隅角漏风量越小,尾巷步距越小临近工作面区域的瓦斯体积分数越低,综合尾巷联络巷的施工量与回风顺槽配风量,尾巷步距为50 rn,配风量为总进风的2/3时效果最佳;现场结合尾巷步距、风量分配与调节、周期来压等因素制定了综合措施,提高了尾巷利用率,有效解决了配置尾巷的综放工作面上隅角及尾巷口瓦斯波动超限问题.     

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。     

泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟

为了考察泄排巷对采空区瓦斯分布的影响,运用滤流理论建立了采空区瓦斯运移数学模型,模拟研究了无瓦斯泄排巷、有1条泄排巷和2条泄排巷,以及泄排巷位置发生变化时采场瓦斯分布特性。结果表明,泄排巷数目和位置对采空区瓦斯分布有重要影响,其作用相当于漏风汇,能分流采空区瓦斯,从而降低工作面上隅角、回风流及采空区瓦斯浓度,并且泄排巷离回风巷越近,分流瓦斯的效果越好。泄排巷对采空区瓦斯分布的影响上层比下层更大。     

尾巷对采空区煤自燃影响的数值模拟研究

为了研究尾巷对采空区煤自燃的影响,建立了带有尾巷的三维采空区的几何模型,利用UDF编写采空区碎胀系数和孔隙率的分布函数,从尾巷的联络巷间距和回风巷与尾巷之间的压差两个方面进行了模拟.结果表明:尾巷的联络巷间距对采空区自燃有重要的影响,闻距增大,采空区自燃带的宽度也增大,越靠近回风侧,宽度增加越快;回风巷与尾巷之间的压差...     

高位瓦斯尾巷抽放瓦斯在车集煤矿的应用

根据车集煤矿2701工作面设计布局,利用已有的回采巷道作为高位瓦斯尾巷。在不增加工程量的前提下对2701下面实施高位瓦斯尾巷抽放采空区瓦斯,有效降低了工作面上隅角瓦斯浓度,减少了对生产的影响。可在类似条件下推广应用并为高位巷瓦斯抽放工作积累了经验。     

水力采煤的采空区与尾巷瓦斯浓度变化规律的研究

介绍孔庄煤矿8253水采面利用尾巷通风后，为掌握采空区与尾巷瓦斯浓度的变化规律，实测采空区周围的能位与瓦斯浓度，用计算机模拟采空区滤波场与瓦斯弥散流场，确定采空区内瓦斯浓度分布，实测了水采巷道回采的情况下尾巷的瓦斯浓度的变化规律，为水采面的通风与瓦斯尾巷的利用提供科学指导。     

采空区高位钻孔抽放瓦斯的数值模拟

在多孔介质渗流理论基础上,通过对高位钻孔抽采进行研究,采用Fluent软件模拟高位钻孔深入采空区长度分别为25,35,45,55 m时的钻孔抽采情况。结果表明:高位钻孔深入采空区长度为35 m时,钻孔抽采效果最佳。现场实测数据验证表明,高位钻孔最佳抽采时深入采空区长度为34 m,与模拟结果基本一致,验证了模拟结果的正确性。     

平山煤矿采空区高位钻孔瓦斯抽放数值模拟

针对平山煤矿首采煤层11011工作面采空区瓦斯浓度较高和上隅角瓦斯超限问题,提出高位钻孔瓦斯抽放的治理方案。基于采空区高位钻孔参数布置方程,计算分析了11011工作面采空区瓦斯抽放问题,并通过Fluent软件模拟了高位钻孔下采空区瓦斯浓度分布,直观展现了瓦斯浓度的分布变化。把高位钻孔布置在双"U"的外"U"中,离回风巷平距20 m处开孔,开孔高度为4 m。现场实验数据显示,该抽放技术使得上隅角瓦斯浓度低于0.5%。     

尾巷负压对采空区瓦斯涌出和自然发火影响的模拟研究

为了解决高瓦斯煤矿增加内错尾巷来治理瓦斯对自然发火不利的问题,以石港煤矿为例,对采空区和工作面现场所测风量、气体成分、温度数据进行相似模型的建立,运用数值模拟得到渐变通风参数下的采空区可能自燃带范围和瓦斯涌出的变化规律,以煤层自燃倾向性报告和瓦斯涌出量报告中最短自然发火期和瓦斯涌出数据作为评价通风参数是否合理的依据.结...     

尾巷风压及风量变化对采空区自然发火影响的理论分析与数值模拟

基于多孔介质的渗流连续性方程、动力弥散方程以及相似理论,建立了U+I型综放工作面与尾巷负压和风量变化相关的理论数学模型,对4种尾巷风量条件下有关采空区可能自燃带范围和回风流瓦斯浓度进行了模拟分析。通过理论分析和数值模拟发现,回风巷瓦斯浓度随尾巷风量变化幅度较大,而采空区可能自燃带宽度变化曲线较为平缓,因此,是否需要通过降低尾巷负压来减小采空区可能自燃带范围,必须根据各矿具体的实际情况而定:当工作面供风量较小时,实施意义不大;当工作面风量较大时,降低尾巷负压则可能既使回风巷瓦斯不超限,又使采空区浮煤自然发火危险性显著降低。     

采空区漏风流场的Fluent数值模拟

通过对采空区多孔介质的渗透特性的理论分析和试验测定,对采空区孔隙结构及渗透系数分布情况进行了深入的研究,建立采空区渗流数学模型,采用Fluent软件对采空区漏风流场进行数值模拟,揭示了采空区漏风流速、压力的分布规律,为今后定性定量分析采空区瓦斯涌出及浓度分布提供数学分析依据。     

工作面漏风对采空区瓦斯流动规律影响的数值模拟

为了描述工作面漏风对采空区瓦斯流动规律的影响,建立了采空区瓦斯流动的渗流-扩散模型,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对采空区瓦斯流动规律进行了模拟求解。模拟结果显示,在漏风的影响下,采空区中瓦斯浓度从漏风口处开始降低;随着时间的发展,进风侧的瓦斯逐渐开始向回风侧运移,从进风侧开始逐步形成"扇形"浓度降低区;瓦斯从回风侧流入到回风巷中,使工作面上隅角附近瓦斯浓度异常升高;漏风对采空区瓦斯移动的影响范围有限,靠近回风侧边缘的采空区瓦斯浓度很高为瓦斯浓度富集区。     

采空区瓦斯分布规律的模拟研究

针对综采面U型通风上隅角瓦斯经常超限的严重问题,将工作面的通风方式调整为W型通风,分别对综采面U型通风和W型通风条件下采空区瓦斯分布进行了数值模拟研究,得出两种不同通风方式下的采空区瓦斯分布规律。研究结果表明:工作面选用W型方式,在相同的条件下,能更有效地解决上隅角瓦斯超限问题,最后,通过将数值模拟风速值与理论计算风速值进行对比,模拟结果与理论计算结果非常接近,验证了数值模拟的正确性,为综采工作面瓦斯的防治提供了一定的理论依据。     

“Y”型通风采空区漏风场和瓦斯流场数值模拟

"Y"型通风方式能够较好地治理工作面上隅角和采空区瓦斯问题,但现场直接测定采空区漏风场和瓦斯流场很困难。通过建立二维解算模型,应用计算流体力学软件fluent对采空区漏风场和瓦斯浓度场分布进行了数值模拟研究,并对不同主副进风巷配风比进行了综合比较,得出配风比为5∶1时瓦斯治理效果最好。     

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。     

围岩均匀性对近采空区巷道稳定性影响的数值模拟研究

近采空区巷道的稳定性是矿山开采中的一个重要安全问题,而围岩的均匀性是影响巷道稳定性的一个重要因素。采用RFPA强度折减法进行了围岩均匀性对近采空区巷道稳定性影响的数值模拟分析,研究表明:在其他条件相同时,随着围岩均匀程度的提高,巷道的稳定性得到提高;位移较大的地方主要是在巷道和采空区顶部所形成的拱形区域内,以及巷道和采空区的侧墙;围岩均匀性提高,巷道与采空区间的间柱位移量减小,间柱的破坏程度减轻;间柱部分裂纹是由两侧开始,向内部扩展,最后贯通。     

采空区气体流动状态与渗流模型

20世纪80年代初,对采场自然发火问题的研究主要集中在发生火灾的治理技术上,到90年代,波兰学者Marian Branny等将采空区渗流、弥散、低温氧化以及热传导等过程联系起来进行研究,并初步形成了采空区自然发火数学模型的雏形。我国利用数学物理方法研究采空区风流状态是借鉴地下水渗流模型来研究采场空气流动规律。通过对方程的各种边值问题的数值方法求解得到气体流动状态,如风压、流线、流速的分布,为采场自燃趋势预测及位置判断提供了数学分析依据。     

长壁工作面采空区气体流动场瓦斯运移规律研究与实践

本文简要介绍了CFD技术及其在采空区瓦斯运移规律研究的应用概况,描述了利用CFD商业软件FLUENT建立长壁采煤工作面采空区瓦斯运移模型的过程;重点介绍了大兴矿N1405工作面和晓明矿N2410工作面的三维CFD模型及主要模拟结果。     

高瓦斯采空区多组分气体场分布数值模拟

在对现有研究成果分析的基础上,优化了采空区孔隙率分布函数,运用计算流体动力学理论建立了采空区多组分气体场运移分布的CFD模型;以潘三矿1472(3)工作面采空区为例进行CFD模拟,得到了氧气、瓦斯浓度三维分布规律,并分析了其分布特征,划出了煤自燃氧化蓄热区、瓦斯聚集区的三维空间范围。1472(3)进风巷侧束管实测氧浓度数据及高抽巷实测气体数据与模拟结果较为吻合,验证了CFD模拟结果的可靠性。