U型综采工作面采空区流场数值模拟

为得到U型综采工作面采空区的流场分布,根据11124工作面实际情况建立了采空区二维物理模型,利用FLUENT软件及自适应网格加密技术对所建模型进行数值模拟研究。模拟得到的工作面风速分布与实测数据基本吻合,从而验证了数值模拟结果的合理性。研究表明:工作面向采空区漏风主要发生0²0 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向14020 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向140¹60 m返回工作面;采空区风速等值线在倾向方向上并不对称;在采空区走向方向,漏风风速呈逐渐减小趋势。     

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。     

“J”型通风系统采空区瓦斯运移与漏风规律的相似模拟

根据几何相似定律、运动相似定律以及动力相似定律,建立采空区相似模型。模型工作面采用J型通风方式,利用压力测定、示踪气体、瓦斯浓度取样测试等技术手段,研究J型通风系统下采空区瓦斯运移分布以及采空区漏风规律。     

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。     

U型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究

在分析了采空区漏风的基础上,通过Fluent软件,对采煤工作面的U型通风方式进行了模拟。通过模拟结果对采空区漏风风流的分布和采空区的瓦斯流动分布以及漏风对采空区自燃三带的影响进行了分析,发现了在U型通风方式下,漏风对采空区的风流分布、瓦斯流动分布及自燃三带分布的普遍规律。这一发现对于指导U型通风方式下的瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火具有指导意义。     

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。     

Y型通风采空区瓦斯浓度的数值模拟研究

针对回采工作面U型通风方式容易造成上隅角瓦斯浓度超限的问题,提出Y型通风方式,建立采空区的瓦斯流动控制方程和系统物理模型。并对采空区瓦斯浓度进行了数值模拟,模拟结果显示Y型通风方式能拦截采空区瓦斯进入工作面上隅角及回风巷,有效避免了工作面上隅角瓦斯的积聚。     

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。     

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。     

双U型通风系统综放开采采空区瓦斯分布规律

利用矿用移动式束管采样、色谱分析系统对成庄矿5303双U型通风系统综放工作面采空区进行定期采样分析、随工作面推进分阶段释放示踪气体测定采空区气体流场、应用CFD模拟技术对采空区瓦斯分布进行数值模拟。模拟结果表明：双U型通风综放工作面在正常生产情况下,高浓度瓦斯在采空区深部沿回风侧逐渐汇集,形成瓦斯富集带,瓦斯浓度最高可达70%;现场实测表明采用CFD模型模拟得到的双U型通风系统综放工作面采空区瓦斯分布规律与现场实测结果相吻合,模拟结果为制定采空区瓦斯抽放措施提供了科学依据。     

U+I型通风下采空区瓦斯运移规律的数值模拟

以采空区瓦斯渗流理论和瓦斯流动方程为基础,建立了采空区瓦斯运移规律的数学模型。基于数值模拟软件FLUENT,对采空区瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟,获得了采空区在U型和U+I型通风方式下瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明:采用U+I通风方式可以降低采空区向上隅角的集中漏风,有效地解决了U型通风方式上隅角瓦斯积聚问题。     

尾巷风量对“J”型通风工作面漏风及瓦斯分布的影响

利用Fluent软件对王庄矿8103J型通风工作面在不同尾巷风量时的采空区漏风及瓦斯运移进行了数值模拟,得出了沿着工作面全长的漏风分布及采空区瓦斯分布,并分析了其随尾巷风量的变化规律。研究结果表明:总风量不变的情况下,不同尾巷风量时工作面均是全程向采空区漏风,在下隅角处漏风量最多。随着尾巷风量的增大,工作面漏入采空区的风量逐渐增大,其中在下隅角及回风巷处的增幅较大;高浓度瓦斯有向采空区深部移动的趋势。     

基于颗粒流的U型通风下采空区发火过程模拟研究

为研究在U型通风下工作面正常推进时遗煤自然发火特点及过程,考虑到遗煤由于采动造成的松散多孔结构有利于O2与煤的接触反应,使用基于颗粒流的PFC3D作为模拟工具,模拟了自然发火过程中遗煤的温度分布及能量迁移过程。使用极小颗粒模拟O2的流动及其与煤的反应,并通过FISH实现该过程。模拟研究表明:遗煤自然发火过程主要可分为3个阶段;遗煤自然发火过程中升温区的变化与O2流动有较大关系。     

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。     

U型通风工作面采空区瓦斯涌出及其治理

以平顶山煤业（集团）公司十矿２０１３０综采工作面为例，研究了Ｕ型通风工作面风流流动与采空区瓦斯涌出之间的关系及采空区瓦斯涌出治理原则。提出了前进式预埋管法抽放采空区瓦斯的技术措施，结果表明，该技术措施对于解决Ｕ型通风工作面采空区上隅角瓦斯积聚问题具有重要作用。     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

“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。     

Y型通风系统采空区漏风规律相似模拟实验研究

根据漏风阻力定律、流动相似理论和几何相似规律,建立了相似模拟通风系统及采空区模型。模型采用Y型通风系统,用能位测定、示踪技术,研究瓦斯浓度分布等技术手段得出风流在采空区内漏风规律,为准确划分自燃氧化"三带"的范围提供了依据。     

均压通风技术治理采空区CO涌出数值模拟

针对榆家梁煤矿42221工作面采空区CO向工作面大量涌出的问题,利用数值模拟方法研究风机-风窗联合调压技术改变工作面风路上的压力分布,以降低工作面两端压差,减小漏风,防治采空区CO涌出。依据通风动力学理论,分析了均压通风的原理,并应用流体力学软件Fluent对实施均压前后漏风量分布、静压和采空区CO浓度变化进行了数值模拟。实验结果表明在采用均压措施后工作面两端压差明显降低,进而使得采空区漏风量和工作面CO浓度显著减小,有效解决了采空区CO等有害气体向工作面涌出的问题。     

U型通风系统采空区瓦斯抽采技术研究

本文针对自燃煤层U型通风系统工作面上隅角瓦斯积聚现象,采用ANSYS数值模拟对瓦斯浓度与风速的关系进行研究,并根据工作面内瓦斯积聚规律,实施了U型通风系统采空区瓦斯抽采技术,通过工程实践证明此方案能够有效解决U型通风系统工作面上隅角瓦斯积聚的现象。