并列双U形通风系统配风比的模拟研究

对并列双U形通风系统在不同主辅配风比的情况下,采空区漏风场和瓦斯的分布进行了研究。经过分析得到:并列双U形通风系统通风能力强,对采空区瓦斯有显著的治理效果;在主辅进风配比不同时,对瓦斯的治理效果差别不大,同时上隅角和采空区瓦斯大量的随漏风流进入辅助回风巷,从而避免了上隅角瓦斯的超限;在配风比对采空区风流影响不大的情况下,考虑到风速对巷道的影响,配风比中主辅进风巷的风量最好保持在1.5∶1左右。     

西铭矿48708工作面抽采采空区漏风对上隅角瓦斯的治理

针对西铭矿48708综采工作面煤层赋存情况,采用后退U型通风方式分析工作面及采空区瓦斯涌出源,计算工作面配风量及采空区漏风量。采用中高位走向长钻孔及高位裂隙带钻孔抽采邻近层涌出的瓦斯;采用大孔径煤柱孔插管及密闭埋管抽采采空区漏风,改变上隅角风流状态,解决漏风携带瓦斯问题,为上隅角瓦斯本质治理提供了借鉴。     

基于网络解算的采空区漏风分布计算模式

采空区瓦斯涌出经常造成工作面上隅角的瓦斯浓度超限,其中一个重要因素是与所处的工作面通风环境有关,而工作面通风又跟矿井通风系统密切关联。为了了解采空区瓦斯分布特点及其与漏风的关系,在矿井通风网络解算条件下,对"U"型工作面采空区漏风分布进行数值分析研究,以网格化方式建立采空区漏风通道模型,再依据矿井通风网络基本原理设计了模拟计算流程,通过编程将其嵌入到矿井通风网络解算模型中。通过对某矿通风系统及采空区漏风分布的模拟计算,模拟结果与实际相符,表明所研究模型对于工作面漏风及瓦斯治理具有重要指导意义。     

埋管抽采参数对采空区自燃特性影响研究

为了提高采空区埋管抽采效果,以开滦集团吕家坨煤矿5877Y工作面为研究模型,通过COMSOL软件模拟不同埋管抽采参数条件下,采空区漏风流场和氧浓度场的变化规律,得到最优瓦斯抽采参数。研究结果表明:随着埋管长度的增加,采空区氧浓度分布情况变化较小,而漏风风流的汇集端不断向采空区深部位移,最佳埋管长度为30m;埋管半径的增加导致采空区"自燃带"逐渐变宽,漏风流速逐渐增大,最佳埋管半径为120mm。埋管抽采参数的确定对采空区瓦斯治理和火灾防治具有重要意义。     

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。     

多源多汇采空区瓦斯浓度场数值模拟

运用渗流理论和瓦斯流动弥散方程建立了采空区瓦斯运移数学模型，并结合通风网络解算理论对某矿1307工作面三源二汇采空区瓦斯浓度场进行了数值模拟，分析了多种因素的影响.结果表明：多源多汇采空区瓦斯浓度场比一源一汇复杂，漏风汇位于采空区上层时，瓦斯浓度降低幅度更大；泄排巷相当于漏风汇，具有分流采空区瓦斯的作用，并且其位置离回风巷越近，分流效果越好；模拟结果与实际相符.     

易自燃煤层采空区瓦斯与氧气耦合 致灾效应分析

针对"U"型通风易自然煤层开采条件下,采空区漏风使氧气与瓦斯混合具有爆炸危险性的问题,通过在采空区埋入甲烷及温度传感器进行观测,利用Fluent方法对采空区瓦斯分布规律进行模拟计算,分析瓦斯在自然发火危险区域中燃烧的可能性,对采空区内瓦斯与氧气相互达到爆炸危险的耦合区域进行危险判定分析,为现场瓦斯治理提供依据。     

U型和W型通风采空区瓦斯运移规律模拟研究

采用计算流体力学Fluent数值模拟软件对贵州某矿33041综采面调整为"两进一回"W型通风系统前后采空区的瓦斯运移规律进行模拟研究。模拟结果表明:U型和W型通风的漏风流场明显不同,W型通风可以有效抑制采空区的漏风,漏风量比U型通风降低约31%,W型通风工作面两端的压差明显降低,降低约35%;W型通风可以有效解决U型通风上隅角瓦斯超限问题,能更有效的排放工作面和回风巷的瓦斯,还可以减少采空区瓦斯爆炸范围,有效避免采空区瓦斯爆炸的发生。通过对数值模拟结果与现场实测结果对比,验证了数值模拟结果的可靠性,研究成果对综采面的瓦斯治理及抽采设计提供了一定的理论依据。     

高抽巷对漏风及瓦斯分布的影响规律研究

针对"U+高抽巷"瓦斯治理方式,工作面瓦斯分布规律及漏风这一问题。利用现场测量的实验手段,连续监测不同时期,在高抽巷影响作用下,工作面漏风量及瓦斯浓度分布规律。分析可知,工作面及采空区漏风受到高抽巷风排及抽采的双重作用,且在工作面推进不同阶段,高抽巷对工作面及采空区漏风影响机理具有明显的差异性。     

高位瓦斯抽采条件下采空区“三带”分布规律研究

高位巷瓦斯抽釆效果较好,对治理瓦斯起到了关键的作用,但由于抽采混合量较大,对采空区的整体漏风影响较大。对此,以小庄矿井40201综放工作面为研究对象,通过对工作面在高位瓦斯抽放条件下采空区"三带"的测定,分析了其分布规律,对矿井防灭火和瓦斯治理具有重要意义。     

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。     

Numerical simulation study of gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation

Aiming at the issue that mass of gas emission from mining gob and the gas exceeded in working face, gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation was studied. In consideration of the influence of natural wind pressure to analyze the stope face differential pressure, gob air leakage field distribution and gas migration regularity theoretically. Established a two-dimensional physical model with one source and one doab, and applied computational fluid dynamics analysis software Fluent to do numerical simulation, analyzed and contrasted to the areas of gob air leakage on size and gas emission from gob to working face on strength when using the downlink ventilation and uplink ventilation. When applied downward ventilation in stope face, the air leakage field of gob nearly working face, and the air leakage intensity were smaller than uplink, this can effectively reduce the gas emission from gob to working face; when used downlink ventilation, the air leakage airflow carry the lower amount of gas to doab than uplink ventilation, and more easily to mix the gas, reduced the possibility of gas accumulation in upper corner and the stratified flows, it can provide protection to mine with safe and effective production.     

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。     

急倾斜煤层自然发火规律及控制措施

在对急倾斜煤层采空区漏风及自然发火规律深入分析的基础上,通过改变掩护支架结构、扩大支架口通风断面、采用下行通风、减少工作面溜煤斜巷等技术措施减少急倾斜煤层采空区漏风量,从根本上降低采空区遗煤自然发火几率,为急倾斜煤层的安全生产提供科学依据。     

沿空留巷“Y”型通风条件下采空区漏风测试及分析

在利用束管采样系统长期监测采空区气体变化的基础上,结合瞬时释放SF6示踪气体技术,对凤凰山矿首个采用沿空留巷"Y"型通风的154307工作面采空区漏风状况进行了测试。结果表明,沿空留巷"Y"型通风条件下采空区漏风范围较广,漏风量大。采空区距工作面400 m范围内,O2浓度在20%左右,漏风风速0.027～0.075 m/s,为风速急变区;距离工作面400 m以外,O2浓度在16%左右,漏风风速为0.017～0.024 m/s,为风速变缓区。     

顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃机制及安全抽采量研究

在统计分析顶板巷瓦斯抽采在国内使用情况的基础上,为了协调顶板巷瓦斯抽采与煤自燃的关系,立足解决顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃问题,以耿村矿为例,通过顶板巷气体成分及采空区温度的实测分析,证实了顶板巷瓦斯抽采诱导采空区漏风及自燃的发生。通过数值计算及理论分析,识别了顶板巷瓦斯抽采下的漏风通道存在形式以及漏风动力构成,揭示了顶板巷瓦斯抽采诱导遗煤自燃的作用机制。提出了安全抽采量的概念,基于质量守恒,以风排瓦斯及采空区氧化带宽度为约束指标,建立了安全抽采量数学模型。通过对模型的检验,验证了安全抽采量模型的正确性和有效性。     

CO涌出预测数学模型的应用

对于实验室煤样低温氧化实验条件和现场工作面采空区实际既定通风与工作面几何参数条件,可以利用相似准则,建立基于实验条件下采空区CO涌出预测的计算数学模型,并把模型应用到现场工作面。采空区遗煤自燃与采空区漏风量有关,通过FLUENT软件对北皂矿4402工作面采空区漏风流场进行数值模拟,解算出造成采空区遗煤自燃的那部分漏风量,为应用模型较准确的推出现场采空区CO涌出预测的指标范围提供了条件。     

浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因及综防技术

我国神东、平朔、大同煤田赋存着大量浅埋近距离煤层群,浅埋近距离煤层群具有煤层埋藏浅、煤层间距近等特点,在开采扰动下,层间易产生裂隙形成漏风通道,当地表空气进入上覆采空区,易引起上覆采空区遗煤自燃,间接影响下层煤开采过程中工作面上隅角的氧气浓度,造成贫氧现象。为了探究浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因,提出防治贫氧的措施,以大恒煤矿91103综采工作面为研究背景,采用理论分析、CDEM数值模拟以及SF6示踪气体漏风测试等方法进行了研究。结果表明:地面裂缝、沉积现象明显;模拟煤岩损伤、破裂过程、裂隙发育,得出地表与上覆采空区、工作面贯通模型;利用连续定量释放SF6示踪气体在工作面进行漏风测定,测定结果验证了数值模拟中地表、上覆采空区以及工作面的贯通。工作面上隅角贫氧是由于浅埋赋存煤体破碎析出的低氧气体、采空区氧化衍生气体以及防灭火注入的惰性气体,在通风负压和大气压力的双重作用下,通过漏风通道进入工作面,加之U型通风方式的通风特点等多种因素共同造成的,其中工作面与地表贯通造成漏风严重是上隅角贫氧的主要致因。基于对贫氧致因的研究,大恒煤矿采用了井上下堵漏、安设风帘、埋管抽采、风机配合风筒等综合性防治措施,有效解决了工作面上隅角贫氧对安全生产的制约和影响,确保了工作面上隅角氧气浓度始终处于正常水平。     

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。