示踪气体的CFD模拟分析采空区瓦斯流动规律

 为了加强采空区瓦斯的治理,需要对工作面后方采空区瓦斯流动和分布规律进行研究,本文介绍了利用CFD采空区气体流场模拟软件模拟分析瓦斯在采空区中的流动规律,通过示踪气体的CFD模拟分析掌握了13118工作面采空区瓦斯瓦斯流动规律,为工作面建立合理的通风方式以及进行采空区瓦斯抽采提供了指导依据。     

采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采措施

该文主要阐述了生产采空区瓦斯分布规律与抽采,封闭采空区瓦斯分布规律与抽采,采空区瓦斯抽采措施等问题。由于生产采空区和封闭采空区的瓦斯涌出成因不同,使得形成的瓦斯分布规律也不同,必须根据各采空区的实际情况,选择合理的抽采方法进行瓦斯抽采。     

基于CFD的采空区氧气流场分析

在利用束管采样系统现场测定黄白茨矿1293工作面采空区气体基础上,采用CFD方法对采空区氧气分布规律进行了数值模拟研究,模拟结果表明:采空区氧气浓度分布呈不规则"O"型状,除中间压实区域,采空区大部边缘地带氧气浓度在5%以上,具备遗煤自燃的供氧条件.同时表明:采用CFD模型模拟得到的采空区氧气分布规律与现场实测结果比较吻合.因此,采用CFD技术研究采空区氧气分布规律是可行的.     

U+L+高位钻孔组方式下采空区漏风和瓦斯运移规律相似模拟

为了研究在U+L型通风方式加上抽排瓦斯形成复杂风流场下采空区漏风规律及漏风作用下瓦斯的运移规律,依据相似模拟理论在实验室建立U+L(两进一回)加高位钻孔组瓦斯抽放模型。利用能位测定、示踪技术、瓦斯浓度分布等技术手段得出该方式下采空区漏风规律及瓦斯运移规律。     

高温源和封闭对采空区瓦斯运移规律的影响

为了得到采空区瓦斯运移规律,以小型采空区气体运移规律实验台为研究对象,利用计算流体力学软件Ansys-fluent对综放面采空区瓦斯运移规律进行了数值模拟,研究采空区在采用"U"型通风方式下,通风量、高温源和封闭分别对采空区的瓦斯浓度分布的影响。结果表明:通风量适当的增大能明显的降低采空区浅部的瓦斯浓度;采空区出现高温源后,随着温度升高,采空区底部瓦斯受热加剧,升浮作用明显,使得瓦斯向采空区上部积聚;采空区进行封闭措施后,采空区浅部瓦斯浓度上升较快,在各个方向上的浓度梯度逐渐消失,整个采空区瓦斯浓度不断上升并最终趋于平衡。     

基于UDEC采场上覆岩层应力分布及破坏规律研究

采空区这一多孔介质对采空区瓦斯抽放与采空区瓦斯运移规律有重要的影响作用。基于UDEC软件对工作面上覆岩层的垮落规律进行研究,分析采空区在形成过程中采场上方岩层的应力分布和破坏规律,从而在水平与竖直方向上明确地对采空区进行划分,得出冒落带与裂隙带的高度分别为15.9 m与29.5 m,顶板初次垮落步距与离层区的宽度分别为41.6 m与120 m。这将为采空区的瓦斯治理及高抽巷位置的确定提供一定的科学依据。     

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.     

利用顶板冒落规律研究采空区自燃“三带”分布

针对浅埋煤层上覆岩层冒落强度较大、顶板破坏程度严重的现状,分析了顶板冒落规律与采空区自燃规律之间的相互关系.利用相似模拟试验研究了浅埋煤层工作面顶板冒落规律,同时在试验工作面采空区布置了测点,现场取样测定分析了推进过程中采空区气体含量分布规律.结果表明,工作面采空区0~120 m为自然堆积区,120~260 m为破碎堆积区,且距离工作面140~260 m范围内,采空区O2含量为18%~10%.利用两种方式得出的采空区自燃规律具有较好的一致性,从而确定出采空区自燃"三带"分布状况.研究结果为工作面采空区防灭火措施的制定提供了可靠依据.     

双U形通风系统采空区瓦斯运移规律研究

应用FLUENT软件对综采工作面双U形通风方式采空区瓦斯运移规律进行数值模拟,得出采空区走向方向、垂直方向和倾斜方向瓦斯浓度分布规律;进而发现采空区内高浓度瓦斯富集带,瓦斯浓度最高可达85%左右,为瓦斯抽采合理位置的确定提供了理论依据。     

采空区气体及漏风规律数值模拟研究

为得到综放工作面在有无密闭墙情况下采空区漏风规律及其周边环境气体变化情况,通过对石港矿15108综放工作面现场调研,利用FLUENT软件进行数值模拟,结果表明:构筑泡沫密闭墙前采空区O_2浓度由进风侧逐渐降低,构筑密闭墙后在内错尾巷与采空区连通口两侧存在浓度梯度,中心附近O_2浓度较高;构筑密闭墙前后采空区内部CH_4分布规律基本一致,由浅到深CH_4浓度存在梯度,越往深部CH_4浓度越高,为采空区封堵漏风和防灭火治理提供了依据。     

瓦斯抽放条件下采空区气体运移规律的数值模拟研究

为了掌握采空区气体的运移情况,指导采空区瓦斯的抽采工作,针对山西晋煤集团凤凰山煤矿综采工作面上隅角瓦斯超限的实际情况,在煤层顶板覆岩内布置高位钻孔直接对上邻近层卸压瓦斯进行抽采和拦截。通过建立采空区瓦斯流动模型,并对模型中各边界条件和参数进行设置,运用FLUENT软件对综采工作面顶板抽放条件下采空区气体分布及运移规律进行数值模拟,得出采空区氧气、瓦斯气体运移规律,为防治采空区遗煤自燃和瓦斯防治提供科学依据。     

抽放作用下采空区瓦斯分布规律的数值模拟研究

分析了采空区瓦斯涌出的来源、采空区瓦斯渗流及涌出规律,并以采用高抽巷抽采方法的裴沟矿32003综放工作面为例,建立了工作面数值模拟模型,进行了数值模拟研究。研究得到了在高抽巷抽放条件下的采空区瓦斯分布规律。这对采空区的瓦斯抽放及防治具有重要的意义。     

房柱式采煤工作面采空区瓦斯浓度分布规律研究

通过对桃坪沟煤矿3205回采工作面采空区瓦斯浓度分布的实际测定,初步查明了房柱式回采工作面采空区瓦斯浓度的分布规律,为今后此类工作面采空区瓦斯防治、防止采空区瓦斯事故的发生提供了科学依据。     

水淹情况下块煤瓦斯解吸规律实验研究

煤层开采后会形成大量采空区,蕴含丰富的煤层气资源,若采空区煤层气资源逸散至大气中,不仅造成了资源浪费还会污染环境,影响井下生产安全,对采空区煤层气资源的利用具有重要影响。为了降低采空区资源利用成本,需对资源量进行评估,采空区遗落煤残余瓦斯是采空区资源的重要组成部分,其解吸规律是采空区资源评估计算的重要组成部分,由于采空区复杂的环境,影响采空区遗煤瓦斯解吸规律的因素也较为复杂。水分作为一个重要因素,对采空区遗煤瓦斯解吸规律影响较大,而遗落块煤在不用体积浸泡情况下的瓦斯解吸规律研究较少。针对块煤瓦斯解吸实验,试制了块煤水淹瓦斯解吸装置,并进行了块煤不同水淹情况下瓦斯解吸实验,得到了在该实验条件下块煤水淹体积的影响系数及块煤瓦斯解吸速率经验公式。     

沙曲矿采空区瓦斯抽采相似模拟实验研究

为了有效治理沙曲矿综采工作面采空区瓦斯隐患,依据流动相似理论和几何相似规律,在实验室建立了比例为1:50的相似模拟通风系统及采空区模型.模型通过采用"U+L"型通风系统,得到了瓦斯在采空区内的分布特征,确定了综采工作面采空区瓦斯移动规律,该实验结果被应用于确定沙曲矿采空区瓦斯高位钻孔的位置.应用结果表明,根据模拟的结果布置的钻孔瓦斯抽采量稳定,效果显著.     

采空区顶板大面积冒落规律性研究

以石膏矿采空区顶板大面积冒落情况的调查为基础,探讨了采空区顶板大面积冒落的规律,并利用数值模拟方法做了具体分析。     

新增荷载对采空区影响的相似材料模拟实验研究

以相似材料模型为基础,对老采空区上方进行多次分级加压,采用XJTUDP系统进行观测处理,得到了不同荷载下地表的变形规律以及相同荷载作用下不同岩层的变形规律,并通过回归分析得出了老采空区在新增荷载作用下地表下沉的预计公式,能够为老采空区上方新建建筑物的评价和治理提供一定的依据。     

新增荷载对采空区影响的相似材料模拟实验研究

以相似材料模型为基础,对老采空区上方进行多次分级加压,采用XJTUDP系统进行观测处理,得到了不同荷载下地表的变形规律以及相同荷载作用下不同岩层的变形规律,并通过回归分析得出了老采空区在新增荷载作用下地表下沉的预计公式,能够为老采空区上方新建建筑物的评价和治理提供一定的依据。     

采空区顶板大面积冒落规律性研究

以石膏矿采空区顶板大面积冒落情况的调查为基础，探讨了采空区顶板大面积冒落的规律，并利用数值模拟方法做了具体分析。     

综放面采空区自燃“三带”分布规律研究

为确保鹿洼煤矿综放工作面采空区自燃防治做到科学、合理、经济、有效,对该矿2307(2)综放工作面开采期间采空区自燃"三带"分布规律进行了测定与分析;确定了采空区自燃氧化"三带"的分布范围,以及基于煤炭自燃防治的最小安全推进速度。对该工作面采空区自燃"三带"分布规律的研究,可以有效指导工作面的安全生产,杜绝自然发火事故的发生。