掘进巷道瓦斯及油型气涌出运移规律数值模拟

发布时间：2019-11-21 03:51

【摘要】：煤矿中安全生产问题随着开采力度和技术的提高日益严峻,在煤油气共生的煤矿中油型气的涌出规律复杂,油型气涌出具有随机突发性、涌出量大及不易探测等特点。在煤油气共生矿井开采中,油型气造成的威胁成为了煤油气共生矿井安全生产的难题。面对油型气所造成的潜在威胁,本文分析研究了油型气涌出规律的基础上,通过对流体力学和紊动射流等理论的研究,运用ANSYS软件建立了巷道的几何模型,并以掘进巷道压入式通风方式为依据建立了数学模型。通过模拟分析了有油型气涌出时巷道内瓦斯的分布规律和浓度分布情况,运用控制变量法分别分析了油型气不同涌出量、不同风速下、风筒出口距离掘进工作面不同、不同风筒直径和油型气涌出点位置不同的数值模型。模拟结果表明:油型气不同涌出量条件下,涌出速度增大随而涌出量增大,稳定后巷道内断面各个高度上的瓦斯浓度会有一定增加。甲烷密度小于空气,一部分甲烷向上漂浮沿巷道顶板朝着掘进工作面方向流动,造成瓦斯的局部聚集。但是不同涌出量下瓦斯在同一位置处的扩散规律没有影响;优化后的风筒直径为1m。优化后的风速为1Om/s。风筒出口距掘进工作面优化后距离为6mm,掘进巷道中的风流速度综合比较较大,且瓦斯可以和巷道内风流混合较均匀。油型气涌出点位置在掘进头附近受其影响大且规律不明显,油型气涌出点在20m和30m处时,在靠近风筒一侧比远离风筒一侧瓦斯风排性要高;在30m处比20m处瓦斯风排性要高。本文模拟分析结果对煤油气共生条件下掘进巷道中瓦斯防治理论及工作提供了指导或借鉴意义,具有一定应用前景。
【图文】：

统计图,瓦斯事故,统计图

煤炭为保证我国的经济飞速发展一直在超能力生产，2010年2015年产量达到了37.51亿吨，，据煤炭专家预测，2020年达到39亿吨炭总量在我国的能源地位比重依然达到50%。求量越来越大是我国经济快速发展的必要条件，这就使得国内的煤炭生了变化甚至改革，集约化生产将是我国煤炭行业安全生产的必经之着全球工业科技的飞速发展特点，煤炭行业的集约化煤矿数量一致在我国现代化高科技矿井的一个发展方向，与此同时矿井中的安全生产业行业安全的核心。矿中的瓦斯灾害在全球范围内是最严重的。在每年的重特大煤矿事故事故死亡人数比例最高，我国煤矿的安全现状依旧不容乐观。煤矿安主要是瓦斯灾害，主要表现为瓦斯爆炸，煤与瓦斯突出。这严重威胁人身安全，一旦发生灾害，煤矿将会停产，投入人力物力来抢救井下故不仅会造成重大人员伤亡外，瓦斯事故还会对井下设施造成严重损道坍塌或煤尘爆炸等二次灾害。根据资料统计[2]，2011 年到 2015 年灾害引起的事故数及死亡人数见图 1.1。

压入式通风,风机

图 2.1 压入式通风风机的布置置可以避免在爆破作业条件下风筒的损坏。一般情况下，从风筒出口中射出新鲜空气送入掘进巷道，污风随着筒出口中射出之后，新鲜空气射流附壁前进运动，当到生与射流方向相反的运动气流，此时开始产生回流，这限的且风筒出口贴附在掘进巷道侧壁上。所以，掘进工内的圆形复杂射流通风问题。其基本特性运用紊流半经验的基础理论以及相似性假设得到了射均温度等物理量分布及其变化规律经过了试验的验证，了 1970 年代，计算机的飞速发展、流体数值技术以及始运用数值模型直接解算处紊动射流。这和积分的解算一些假设。有了大量成果，特别是对自由紊动射流所形成的一套较[58]
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712.5

【参考文献】