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。     

基于CFD模拟的采空区瓦斯分布规律研究

为了研究高瓦斯综采工作面下的采空区瓦斯分布规律,以某矿15110综采工作面采空区为原型,使用FLUENT软件对U型、U型+高抽巷、Y型、Y型+高抽巷+采空区埋管抽采进行数值模拟和分析。结果表明:相比于U型通风下采空区上部瓦斯积聚严重,U型通风联合高抽巷能有效降低采空区裂隙带的瓦斯,高抽巷瓦斯浓度和混合流量模拟值分别为43.52%、197.50 m³/min,与现场监测值接近;但上隅角瓦斯浓度偶尔超限。在Y型通风下,瓦斯浓度随着采空区深度的增加而升高,随着靠近沿空回风巷而升高;上隅角瓦斯浓度相比于U型通风能有效降低。相比于Y型通风下沿空回风巷瓦斯浓度容易超限,Y型通风联合高抽巷、采空区埋管抽采的瓦斯防控体系能有效降低高瓦斯综采工作面的瓦斯浓度,为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限难题提供了理论指导。     

工作面“U+L”型通风系统向“U+U”型改造的研究

为了解决某矿3405综采工作面在"U+L"型通风系统条件下回风巷及上隅角瓦斯经常超限的问题,建立了该综放面在"U+L"型和"U+U"型通风系统下的物理模型和数学模型,对比模拟结果分析了2种通风系统下采空区沿工作面推进方向、工作面宽度方向和垂直方向的瓦斯分布规律。数值模拟和对改造前后对34052回风巷、34053回风巷及上隅角瓦斯浓度监测表明"U+U"型通风系统有效地保证了回风巷及上隅角瓦斯浓度处于低位,保证了工作面安全回采。     

W型通风方式下采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

针对高瓦斯矿井采用传统U型通风方式上隅角瓦斯浓度容易超限的问题,提出采用W型通风方式,应用FLUENT软件对综采工作面W型通风方式下采空区瓦斯运移规律进行了数值模拟研究。结果表明:上下巷进风中间巷回风的W型通风方式可以有效的降低回风巷浓度,解决U型通风上隅角超限问题;同时确定了采空区高浓度瓦斯富集带,为有效提高瓦斯抽采率提供依据;相比较于上两条巷进风下面巷回风和下两条巷进风上面巷回风的W型通风方式,上下巷进风中间巷回风W型通风方式是W型中较好的形式。     

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。     

Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析

针对综放工作面开采Y型通风系统,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并与现场的实测数据进行了比较。研究表明,采用Y型通风方式可有效地减少采空区向上隅角的集中漏风,从而可有效解决U型通风中上隅角瓦斯浓度超限、回风巷和采空区瓦斯浓度较高的问题,为综放工作面安全生产提供保障。     

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。     

18112综采面通风方式优化研究及瓦斯治理措施

为实现综采面瓦斯灾害的有效防治,以斜沟矿18112综采面为工程背景,对比研究了U型通风和U+I型通风采空区瓦斯运移规律.基于此,提出通风方式优化、上隅角设置多重风幛以及喷雾装置、降低工作面推进速度等综采面瓦斯治理措施.研究表明,U+I型通风更有利于降低采空区漏风和瓦斯浓度,工作面风速的增加可降低回风巷瓦斯浓度.     

综放工作面采空区瓦斯高效立体化抽采设计及应用

针对高瓦斯矿井U型通风方式回采工作面上隅角瓦斯易超限问题,采用数值模拟与现场试验相结合的研究方法,对采空区立体化瓦斯抽采措施的工作面上隅角瓦斯治理效果进行研究。以晋煤集团成庄煤矿4312综放工作面为研究对象,通过数值模拟优选出高效瓦斯抽采措施,建立了"高位钻孔+采空区联络巷埋管"采空区立体化瓦斯抽采体系,通过数值模拟手段预测得到采取该抽采措施体系后工作面上隅角瓦斯浓度最大值降低至0. 42%,该抽采措施体系的现场应用中工作面上隅角实测瓦斯浓度处于0. 30%～0. 45%之间,现场应用效果验证了数值模拟结果的正确性。研究结果表明,采空区瓦斯立体化高效抽采措施能够治理高瓦斯矿井回采工作面U型通风方式下上隅角瓦斯超限难题。     

基于FLUENT的“U+高抽巷”瓦斯运移规律数值模拟与布置的研究

某矿S1206工作面在采用"双U型"通风方式不能解决瓦斯超限问题以及相关巷道布置不符合我国相关规程规定的巷道布置的情况下,提出采用"U+高抽巷"替代"双U型"通风方式进行瓦斯抽采,通过理论分析和数值模拟的方法对不同抽采方式下的工作面和采空区瓦斯抽采效果对比分析研究。结果表明,"U+高抽巷"可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限和采空区瓦斯积聚问题,对工作面和采空区瓦斯治理、提升高抽巷抽采瓦斯效果具有一定的参考价值。     

成庄矿综放工作面通风方式改造及采空区瓦斯治理实践

为使成庄矿4312综放工作面由偏Y型通风方式安全改造成多巷U型通风方式,提出新建上隅角抽采系统,通过工作面后部通风联络巷密闭墙埋管对采空区垮落带瓦斯进行加强抽采,使回采工作面形成了高位钻孔主抽顶板断裂带瓦斯+联络巷密闭墙埋管主抽垮落带瓦斯+风排采空区瓦斯治理模式。将工作面回采过程分成4个阶段进行分析,得到工作面多巷U型通风方式稳定后上隅角抽采系统的抽采瓦斯混合量为420 m³/min左右,抽采瓦斯浓度约为2.00%;回采工作面采空区瓦斯抽采率达到57.65%,上隅角瓦斯浓度为0.60%左右;推算得到在现有抽采能力下,可以将通风联络巷间距扩大到80 m。     

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。     

切顶留巷综采面采空区防漏风技术研究

为掌握切顶留巷条件下的采空区漏风规律，降低对采空区的漏风供氧，首先利用COMSOL数值模拟软件分析了青龙煤矿21606综采工作面切顶留巷采空区的漏风流场，模拟结果表明：切顶留巷“Y”型通风方式下，采空区漏风风速沿远离综采面的方向明显衰减，采空区漏风路径主要为：从下隅角进入，经采空区流向上隅角和通风立眼处。其次，利用SF6现场示踪试验对模拟结果进行验证，结合模拟和现场试验结果得到了采空区漏风流场的特征，并分区域制定了针对性的防漏风措施：在切顶留巷及通风立眼处采取砌墙并进行喷浆处理|在工作面进行切顶爆破加速顶板垮落|在补回风巷和回风巷上隅角处砌筑沙袋墙并喷涂施密特防漏风材料|在切眼及补切眼处进行喷浆和及时封堵切眼瓦斯抽采钻孔|补充压注凝胶等综合措施。通过综合防漏风措施的实施，降低了工作面自然发火风险，保证了工作面的安全回采。     

王庄煤矿6206综放面采空区瓦斯流场及浓度分布规律研究

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对6206综放面回采不同区段时采空区瓦斯流场及浓度分布进行了数值模拟,得到了"J"型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移规律。结果表明,采用"J"型通风系统可减少采空区向上隅角的集中漏风,对有效解决工作面上隅角瓦斯积聚有着重要的作用。     

W型通风工作面中隅角瓦斯治理技术研究

针对龙滩矿井综采工作面W型通风系统,易造成回采工作面中隅角瓦斯积聚与超限问题,以龙滩矿井3112南回采工作面为工程研究背景,提出采取主动抽放采空区瓦斯,实施高抽巷瓦斯治理技术,实现了中隅角与回风巷瓦斯不超限,保证了矿井安全生产。     

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。     

高河能源高瓦斯综放工作面瓦斯防控体系研究

为解决高瓦斯综放工作面瓦斯超限难题,针对高河矿W1309综放面实际地质条件和开采技术水平,在分析W1309综放面双U型通风系统的基础上,结合Y型通风方式在防治综放面瓦斯超限的优势,提出“Y型通风+高抽巷”的工作面瓦斯防控模式。为充分发挥走向高抽巷的作用,运用Fluent软件对高抽巷不同垂距、不同平距下Y型通风工作面瓦斯分布规律进行数值模拟。结果表明：当高抽巷布置于煤层底板之上30m,与回风顺槽平距为25m的裂隙带中时,瓦斯抽采效果最好,抽采纯量达到18.52m_³/min,抽采浓度最高,可达8.11%,且上隅角瓦斯浓度最低0.61%。通过现场监测记录数据,得出现场数据与模拟值基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性,为工作面瓦斯防控体系的升级提供了理论指导。     

基于FLUENT的采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

为了研究采空区瓦斯运移规律,以汪家寨煤矿P41104综放工作面采空区为原型,运用FLUENT软件进行建模,针对不同风速、遗煤升温及上隅角瓦斯浓度超限3类情况进行模拟研究,结果表明：通风条件下对采空区浅部瓦斯浓度场有较大影响,但随着走向和倾向距离增大,通风对采空区瓦斯浓度场的影响非常小;采空区出现遗煤氧化升温现象后,高温热源周围的瓦斯浓度随着温度的升高而升高,但升高幅度较小,并且高温热源对整个采空区温度场的影响较小;高位钻孔抽采瓦斯可以有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

采场瓦斯运移规律仿真模拟研究

基于工作面上隅角瓦斯容易积聚、回风流中超限问题,利用Fluent仿真模拟方法,建立综放面采场瓦斯运移的数学模型,对采场使用局部通风机吹散上隅角瓦斯和瓦斯尾巷调节上隅角风流进行仿真模拟,分析得到:当局部通风机风速为20m/s时对上隅角瓦斯扰动性效果最好;确定工作面供风量为1900m3/min和尾巷步距为50m时防治上隅角瓦斯效果最佳.数值仿真研究结果可为上隅角瓦斯治理提供一定的理论参考.