采空区瓦斯流动规律的CFD模拟

采用CFD数值模拟方法对采空区瓦斯流动及分布规律进行了研究.阐明了计算流体力学CFD模拟的理论基础，介绍了运用FLUENT程序开发CFD模型的方法，并运用所开发的CFD模型对张北矿11418工作面采空区瓦斯流动规律以及地面钻孔抽放条件下瓦斯流动规律进行了模拟，模拟结果表明:采空区回风巷侧的最大瓦斯浓度可达80％.同时表明:采用CFD模型研究采空区瓦斯流动规律是可行的方法之一.     

基于RNG k-ε湍流模型的3D采空区瓦斯上浮贮移

为研究工作面后方采空区3D空间瓦斯上浮特征,根据质量守恒、动量守恒和Fick定律,建立综放采空区风流-瓦斯变密度混合气体非线性渗流-扩散控制方程。结合大兴矿N2-706工作面实例,运用CFD软件模拟三维采空区瓦斯运移及分布的状态;流场冒落非均质按照"O"型分布描述,计算采用RNGk-ε湍流模型,并考虑重力场条件。理论计算调整与现场实际条件和瓦斯监测记录数据相拟合,指出三维采空区形成的瓦斯分布及上浮态势,是风流移动、瓦斯组分扩散-弥散和含瓦斯风流密度差引起上浮迁移的结果,也是流场瓦斯不断解吸涌出与漏风不断流入所形成的一种动态平衡结果。研究结果表明,采空区高位抽采流量与抽采获得的瓦斯体积分数近似呈反比例函数关系、与回风巷瓦斯体积分数呈负指数函数关系。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。     

谢桥矿采空区瓦斯流动规律的研究

介绍了CFD模拟方法的基本思路,利用建立的CFD模型对谢桥矿1242(1),13118工作面采空区瓦斯流动规律进行模拟,模拟的结果与现场实测结果相吻合,说明采用CFD模型模拟采空区瓦斯流动规律是可行的,所建立的CFD模型是正确的。     

基于RNG k-ε湍流模型的3D采空区瓦斯上浮贮移

为研究工作面后方采空区3D空间瓦斯上浮特征,根据质量守恒、动量守恒和Fick定律,建立综放采空区风流-瓦斯变密度混合气体非线性渗流-扩散控制方程。结合大兴矿N2-706工作面实例,运用CFD软件模拟三维采空区瓦斯运移及分布的状态;流场冒落非均质按照“O”型分布描述,计算采用RNG k-ε湍流模型,并考虑重力场条件。理论计算调整与现场实际条件和瓦斯监测记录数据相拟合,指出三维采空区形成的瓦斯分布及上浮态势,是风流移动、瓦斯组分扩散-弥散和含瓦斯风流密度差引起上浮迁移的结果,也是流场瓦斯不断解吸涌出与漏风不断流入所形成的一种动态平衡结果。研究结果表明,采空区高位抽采流量与抽采获得的瓦斯体积分数近似呈反比例函数关系、与回风巷瓦斯体积分数呈负指数函数关系。     

留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律影响的数值模拟研究

为了描述留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律的影响,运用UDEC离散元模拟分析了采空区碎胀系数分布特征,并以CFD理论建立数值模型,采用Fluent数值模拟软件对留巷段存在漏风情况下的采空区瓦斯运移规律进行了模拟分析,并对比分析了漏风对氧化自燃带分布范围的影响。研究表明:留巷段漏风的存在加大了工作面漏风强度,加快了采空区瓦斯向深部及倾斜方向运移速度,扩大了采空区氧化自燃带宽度,增加了采空区遗煤自燃可能性。     

采空区瓦斯浓度分布规律的试验研究

本文介绍了对松藻矿务局打通二矿S1706工作面采空区瓦斯运移和浓度分布规律研究的试验过程和结果。     

矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律实验研究

利用相似原理,结合多孔介质渗流达西定律,导出模拟矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律的相似准则数。以樟村矿2306工作面采空区为原型,建立综放工作面采空区相似模型,对不同风速条件下U、U+L及U+I型通风工作面采空区的气流流动、瓦斯运移及上隅角瓦斯浓度变化进行了实验研究。研究结果表明:通风方式决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的空间变化规律;风速决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的波动程度和影响范围;上隅角瓦斯浓度变化受工作面通风方式及风速影响,U+I型通风方式最有利于降低上隅角瓦斯浓度,工作面风速过低易出现瓦斯积聚,风速过高则瓦斯浓度波动明显,风速在1.5~2.5 m/s时上隅角瓦斯浓度控制效果较好。     

三进两回型综采工作面通风系统采空区瓦斯运移规律研究

根据寺河矿4303工作面现状,基于非均质多孔介质渗流方程建立了对应三维的CFD模型。将采空区设定为连续性同向介质,通过设定边界条件和参数,模拟计算寺河矿采空区的瓦斯浓度分布规律,并得出回风巷和上隅角的瓦斯浓度。通过现场实测回风巷和上隅角的瓦斯浓度来验证模拟结果基本符合寺河矿的实际情况。     

综放工作面采空区瓦斯运移规律研究及应用

采用Fluent数值软件,以某矿煤层开采为研究背景,研究了其采空区内瓦斯运移与分布规律,总结了采空区瓦斯运移与分布的一般规律。此研究的结论对于相似矿井的采空区瓦斯治理具有参考意义。     

注惰对封闭火区可燃性气体运移规律影响的研究

注惰是矿井火灾救灾措施之一,但在救灾实践中向封闭火区注惰却诱发了爆炸,因此研究注惰对封闭火区可燃气体运移规律的影响十分必要。从理论上分析了封闭火区内发生的化学反应和气体组分,并依据质量守恒定律建立了封闭火区内气体浓度的数学模型和注入惰气后气体浓度变化的数学模型;设计、实施了封闭巷道内充注惰气模拟实验,实验结果证实矿井火灾可产生H2和烷烯烃类化合物等可燃性气体;通过对实验数据中O2、CO注惰前后浓度变化分析得出,充注惰气对封闭火区可燃气体具有改变风流流动状态的"活塞"推动作用;通过对比注惰前后CO理论计算值和实验测试值验证了理论分析和数学模型的可靠性。研究结果对于煤矿火灾救灾过程中防止次生灾害的发生具有重要意义。     

我国煤矿瓦斯防治形势与任务

本文从煤矿瓦斯安全的角度出发，介绍了我国煤矿瓦斯安全的形势，详细分析了在煤矿瓦斯治理方面存在的一些问题，并提出了今后一段时间煤矿瓦斯治理的目标与对策。     

实测采空区温度和气体成分的自然发火“三带”范围确定

沿采空区两巷布置测点,对采空区温度和气体成分变化规律分析,确定唐口煤矿2307综采工作面自燃"三带"的范围,为防治井下煤炭自燃提供科学依据。     

采空区瓦斯渗流规律的CFD模拟

对瓦斯在煤层中流动、在邻近煤层和围岩中流动规律进行分析;总结出采空区瓦斯分布规律。引入地质变化连续函数,更加准确地建立了采空区瓦斯渗流模型,利用CFD软件进行模拟解算,研究了采空区瓦斯渗流场变化规律,并通过对比确定了一种计算模型。研究表明：采用CFD模型研究采空区瓦斯渗流规律是可行的方法之一。     

高位抽放巷防治上隅角瓦斯积聚数值模拟

上隅角瓦斯积聚是高瓦斯综放工作面必须解决的问题。根据塔山煤矿8103工作面的实际情况,提出了设置高位抽放巷引排采空区瓦斯的方法,根据CFD理论建立数学物理模型,计算了综放工作面及采空区内空气、瓦斯流动的规律,分析了高位抽放巷解决上隅角瓦斯积聚的可行性和可靠性,并通过工程实践进行了检验。     

煤矿瓦斯抽放技术

通过矿井瓦斯抽放,可降低矿井瓦斯涌出量和回采空间中的瓦斯体积分数,从而达到矿井安全生产的目的,对环境的保护具有至关重要的作用。主要阐述了矿井瓦斯抽放的技术与方法,各类瓦斯抽放方法的实用条件及抽放率,瓦斯抽放的工艺设备等问题。     

顶板高位抽放技术在瓦斯治理中的应用

文章分析了平沟矿1606采煤工作面采煤过程中瓦斯产生的原因,阐述了顶板高位抽放技术的工作原理。该技术成功的对1606工作面采煤过程中产生的瓦斯进行了有效地治理,保证了采煤工作面的安全、稳定、高效的生产。     

基于CFD对采空区瓦斯运移规律的数值模拟

采空区风流运动规律直接影响采空区乃至整个采场的瓦斯分布与涌动。以徐庄煤矿7335工作面为例,运用GAMBIT建立采空区多孔介质模型,流体力学软件FLUENT模拟采空区内流场,揭示了采空区漏风风速、压力的分布以及瓦斯在采空区内的运移规律,对保证煤矿的安全生产,提高矿井的经济效益有重要指导意义。