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。     

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形通风系统采空区瓦斯运移规律数值模拟

通过建立二维模型,应用流体力学软件Fluent对采空区漏风场及瓦斯运移规律进行数值模拟研究。结果表明Y形通风系统可以有效解决上隅角瓦斯积聚问题。     

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型与J型通风采空区流场数值模拟研究

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。     

“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。     

高瓦斯综采面Y型通风采空区漏风规律研究

为了准确划分高瓦斯综采工作面Y型通风模式下的采空区三带分布,该研究基于能位测定、示踪技术、回风流瓦斯浓度变化和束管检测等技术手段,探讨了高瓦斯综采工作面Y型通风模式下三带分布主要影响因素中的漏风规律。结果表明:Y型通风工作面采空区存在大量漏风的可能性,且漏风可基本分为风速急变区、风速缓变区和风速趋零区等3个区域。     

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。     

基于偏Y型通风条件下采空区瓦斯抽采技术研究

为了研究综放工作面上隅角瓦斯超限原因及提高工作面上隅角瓦斯超限治理效果，以保德煤矿81505工作面为研究对象，结合工作面回采工艺参数，提出了偏Y型通风方式，利用有限元软件FLUENT模拟研究了工作面采空区瓦斯流场分布特点，在此基础上提出了大直径水平钻孔抽采采空区瓦斯工艺：即在备采工作面上顺槽通过施工水平钻孔接通采空区，进行采空区瓦斯抽采。研究结果表明：在保证工作面足够配风量条件下，大直径水平钻孔瓦斯抽采浓度3.2%～10.2%，抽采量5.4～23.6 m³/min，工作面上隅角瓦斯浓度不超过0.58%，回风巷瓦斯浓度不超过0.49%。确保了工作面安全高效生产。     

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。     

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。     

近距离保护层Y型通风工作面瓦斯抽采数值模拟研究

为了研究Y型通风近距离保护层采场的瓦斯浓度分布规律,以新庄孜煤矿62114保护层开采现场条件为基础建立模型,运用Fluent软件进行数值模拟研究。模拟获得了有抽采和无抽采条件下采场瓦斯浓度分布规律,为现场瓦斯治理工作提供了方向和理论依据。     

U+L型通风工作面采空区自燃三带分布规律研究

突出矿井自燃煤层采用U+L型通风方式的采煤工作面,将会使采空区自燃三带重新分布,通过采用数学模型解算、取气分析等综合技术,可以准确地划分出采空区水平和垂直自燃三带的范围,指导工作面安全、科学地开展防灭火工作。     

正行煤矿综放工作面采空区“三带”分布规律研究

为了加强对综放工作面采空区"三带"分布规律的研究,以正行煤矿1504综放工作面为例,采取计算机模拟和现场实测相结合的方法进行了较为深入的研究,从理论与实践两个方面得出该综放工作面采空区的"三带"分布情况,为该综采工作面的安全生产提供了理论支持和操作上的指导。     

金庄矿3107采空区自燃带分布变化规律研究

以金庄矿3107工作面作为典型采面,采用现场布点的方法实测工作面采空区温度及气体体积分数变化,分析得出"三带"分布情况;根据所得数据和分析结果,应用FLUENT软件对其进行数值模拟,得到典型采面采空区自燃带分布规律,并在此基础上对"三带"观测模拟结果加以适当推广。最终给出了同一矿井相似采面不同条件下的自燃带宽度、位置及采面安全推进速度,为防灭火工程提供指导和依据。     

综放面采空区注氮前后“三带”分布数值模拟

采空区"三带"分布及变化规律的研究,是综放面自燃预测的基础。运用流体软件结合大兴煤矿703综放工作面建立了采空区多孔介质模型,通过对注氮前后采空区内O2浓度变化的数值模拟得出采空区内"三带"范围的变化,并结合大兴矿煤的自然发火期,确定了工作面不发生自燃的最小推进度,据此可以对综放面采空区自燃危险性进行预测与防治。