沿空留巷Y型通风工作面瓦斯运移规律及其应用

发布时间：2017-10-09 18:00

  本文关键词：沿空留巷Y型通风工作面瓦斯运移规律及其应用

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【摘要】：本文详细论述了综采工作面Y型通风方式的特点，并以黑龙江双鸭山矿务局集贤煤矿西二采区一片综采工作面为研究对象，模拟了Y型通风方式下综采工作面的采空区流场和瓦斯浓度场的分布，并对采场覆岩“三带”高度进行了理论计算和数值模拟研究，得出了Y型通风方式下综采工作面的瓦斯治理模式。 本文首先总结了工作面的几种主要通风方式，采空区瓦斯流动相关理论和规律，瓦斯治理技术研究及应用的现状，以及工作面Y型通风方式下采空区的瓦斯渗流规律。研究了多孔介质理论和采空区渗流理论，建立了采空区瓦斯运移的数学模型及其通用形式和数值解法。其次，预测了西二采区一片综采工作面的瓦斯涌出量，编写了自定义函数（UDF），，利用流场模拟软件FLUENT对Y型通风方式下综采工作面采空区瓦斯流场及浓度场分布进行了数值模拟，并对数值模拟结果进行了全面的分析、研究，获得了Y型通风方式下综采工作面采空区瓦斯流动及浓度分布规律。通过理论计算和UDEC数值模拟软件对采场覆岩“三带”高度进行了研究，得出了工作面冒落带和裂隙带的高度，为采空区瓦斯治理提供了可靠的理论依据。最后，考察了工作面瓦斯涌出的影响因素，提出了本煤层预抽+工作面Y型通风+顶板高位钻孔抽采的工作面综合瓦斯治理模式，有效的抽采了采空区瓦斯，解决了工作面瓦斯超限问题，保证了工作面的安全回采。
【关键词】：Y型通风 采空区 瓦斯流场 “三带”高度 瓦斯抽采
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 回采工作面主要通风系统9-10
• 1.2.2 采空区瓦斯运移规律研究10-13
• 1.2.3 采空区瓦斯治理研究13-14
• 1.3 研究内容、研究方法和技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.3.3 技术路线15-16
• 2 采空区瓦斯运移数学模型16-31
• 2.1 采空区内多孔介质模型16-19
• 2.1.1 采空区内多孔介质性质16-17
• 2.1.2 多孔介质的基本参数17-19
• 2.2 采空区瓦斯运移数学模型19-24
• 2.2.1 层流与湍流流动方程19-20
• 2.2.2 连续性方程20-21
• 2.2.3 动量守恒方程21-22
• 2.2.4 瓦斯质量守恒方程22
• 2.2.5 方程的定解条件22-23
• 2.2.6 卸压瓦斯运移数学模型的通用形式23-24
• 2.3 采空区瓦斯运移模型的数值解法24-30
• 2.3.1 基于有限体积法的控制方程离散24-27
• 2.3.2 求解粘性不可压缩流体的数值解法：SIMPLE 算法27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 采空区瓦斯运移规律数值模拟研究31-41
• 3.1 工作面瓦斯涌出量计算31-35
• 3.1.1 西二采区一片工作面概况31
• 3.1.2 工作面瓦斯来源分析31-32
• 3.1.3 工作面瓦斯涌出量预测方法32-33
• 3.1.4 工作面瓦斯涌出量预测结果33-35
• 3.2 Y 型通风采空区数值模型的建立35-39
• 3.2.1 FLUENT 软件简介35-36
• 3.2.2 FLUENT 的应用范围36-37
• 3.2.3 Y 型通风采空区数值模型的建立37-39
• 3.3 模拟结果分析39-40
• 3.3.1 采空区瓦斯浓度分布39
• 3.3.2 采空区风压等值线分布39-40
• 3.3.3 采空区漏风流线分布40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 顶板高位钻孔抽采瓦斯合理参数研究41-49
• 4.1 顶板高位钻孔抽采瓦斯原理41
• 4.2 采场覆岩 三带‖高度的理论分析41-43
• 4.3 采场覆岩“三带”高度的数值模拟分析43-48
• 4.3.1 UDEC 数值模拟软件简介43-44
• 4.3.2 UDEC 数值模型的建立44-46
• 4.3.3 数值模拟结果分析46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 Y 型通风工作面瓦斯治理技术49-58
• 5.1 工作面瓦斯抽采系统布置49-52
• 5.1.1 本煤层瓦斯抽采系统49-50
• 5.1.2 顶板高位钻孔抽采系统50-52
• 5.2 工作面瓦斯涌出影响因素分析52-55
• 5.2.1 瓦斯涌出量与产量及日推进度的关系52-53
• 5.2.2 瓦斯涌出量与配风量的关系53
• 5.2.3 瓦斯涌出量与开采工序的关系53-54
• 5.2.4 瓦斯涌出量与抽采量的关系54
• 5.2.5 瓦斯涌出量与矿山压力的关系54-55
• 5.3 抽采效果考察55-57
• 5.3.1 顺层瓦斯抽采钻孔抽采效果55
• 5.3.2 顶板高位钻孔抽采效果55-56
• 5.3.3 工作面瓦斯防治效果56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 结论58-59
• 6.1 主要结论58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李宗翔;吴志君;马友发;;采空区场域自燃CO向工作面涌出的数值模拟[J];燃烧科学与技术;2006年06期

2 吴世跃,郭勇义;Y型通风方式治理高产综采面瓦斯的研究[J];西安科技学院学报;2001年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋宜猛;采空区分区渗流与煤自燃耦合规律研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

2 李艳强;综掘工作面分风降尘理论及应用研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

本文编号：1001591