双U型通风综放工作面瓦斯分布规律研究

发布时间：2017-04-04 21:00

  本文关键词：双U型通风综放工作面瓦斯分布规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双U型通风是利用横贯连接两个单U型通风的新型通风系统,它采用双巷进风,双巷回风,有效的增加了供风量,从而利于稀释工作面瓦斯和提高工作面的抗灾能力,因此在高瓦斯矿井中应用广泛。然而,双U型通风系统其尾巷处于采空区内,随着工作面的推进,尾巷长度不断发生变化,使得采空区的漏风流场和瓦斯运移特征随之改变,工作面及尾巷内瓦斯浓度超限现象时有发生。为有效解决这一问题,本文以余吾煤矿N2202工作面作为研究对象,运用Fluent软件模拟N2202工作面推进至310m(尾巷长度4m),330m(尾巷长度24m)时采空区漏风流场及瓦斯涌出情况；采用束管监测,现场实测,数据统计等手段对工作面及采空区内各测点瓦斯浓度进行统计分析,得出推进过程中工作面及采空区内各测点瓦斯浓度,并运用MATLAB对采集数据进行整理分析,绘制了采空区及工作面瓦斯浓度的立体分布图。其具体研究内容如下： 1.模拟工作面推进至310m和330m两种情况采空区漏风流场及采空区内瓦斯浓度与压力分布。经分析可知,采空区漏风流主要包括以下三个部分：①风流经过采空区又流回工作面；②经过采空区流向尾巷,通过打开的横贯流向瓦排巷；③一部分少量风流通过采空区后部已闭横贯的裂缝直接流向瓦排巷内。当工作面距打开横贯超过23m时,增加回风巷阻力,可以增加漏向采空区及通过尾巷的风量,减少重新回到工作面的漏风流,很好的解决了上隅角及尾巷内瓦斯浓度超限的问题。 2.由实测数据分析可知：①工作面后溜和靠近煤壁侧瓦斯浓度较高,且越靠近回风侧这种变化趋势越明显；②在瓦斯尾巷内,靠近采空区一侧受采空区瓦斯涌出影响,瓦斯浓度较高,达到2%～3%,特别是在工作面后溜到充填体墙之间,易发生瓦斯积聚,引起瓦斯超限；③在距离工作面40m-90m的采空区内,靠近采空区中部瓦斯浓度较高。因此,必须加强瓦斯尾巷的管理,避免斯超限。同时应该加强充填体墙的密封性,避免采空区瓦斯涌向瓦斯尾巷。 3.余吾煤矿N2202工作面推进过程中,各测点瓦斯变化情况如下：双U型通风工作面由打开横贯推进到下一个横贯的过程中,工作面后溜,上隅角和回风巷后部瓦斯浓度变化不大,而尾巷内瓦斯浓度随着工作面在两个横贯之间位置的改变而变化,从横贯打开开始,瓦斯浓度呈现先减小后增大趋势,当工作面距打开横贯23m左右时最小,而当工作面距打开横贯40m时瓦斯浓度达到初期最大值,且随距离的增加而继续增大。因此,从瓦斯治理及经济性角度考虑,回风巷和瓦排巷之间的横贯合理间距为40m,建议不要超过50m。
【关键词】：双U型通风 采空区流场 数值模拟 瓦斯涌出规律
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 瓦斯运移规律研究13-15
• 1.2.2 数值模拟研究现状15-20
• 1.3 论文主要研究内容20-21
• 1.4 本章小结21-23
• 第二章 工作面概况及瓦斯涌出特点23-29
• 2.1 余吾煤矿N2202工作面概况23-26
• 2.1.1 矿井概况23-25
• 2.1.2 工作面概况25-26
• 2.2 工作面瓦斯涌出特点26-28
• 2.2.1 瓦斯涌出来源26-27
• 2.2.2 瓦斯涌出特点27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 采空区瓦斯运移数学模型的建立29-43
• 3.1 多孔介质理论29-31
• 3.1.1 多孔介质的概念29
• 3.1.2 多孔介质的性质29-31
• 3.2 采空区渗流控制方程31-35
• 3.3 CFD的求解过程及离散方法35-40
• 3.3.1 CFD的求解过程35-36
• 3.3.2 基于有限体积法的数值方程的离散36-40
• 3.4 采空区瓦斯运移模型40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 双U型通风工作面采空区瓦斯运移规律模拟43-57
• 4.1 三维建模及网格划分43-46
• 4.2 工作面边界条件的确定46-51
• 4.2.1 工作面风量及阻力46
• 4.2.2 采空区三带划分46-49
• 4.2.3 采空区阻力系数49-50
• 4.2.4 瓦斯涌出源项的确定50-51
• 4.3 模拟结果51-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 工作面及采空区瓦斯浓度分布测定57-69
• 5.1 工作面推进过程中瓦斯浓度分布57-61
• 5.1.1 瓦斯测定方法与测点布置57
• 5.1.2 观测数据整理57-61
• 5.1.3 观测数据分析61
• 5.2 回采工作面瓦斯浓度分布61-63
• 5.2.1 工作面测点布置61-62
• 5.2.2 工作面瓦斯浓度分布62-63
• 5.3 采空区瓦斯浓度测定63-65
• 5.4 运用MATLAB对瓦斯浓度分布进行整理65-68
• 5.4.1 MATLAB简介65-66
• 5.4.2 运用MATLAB对数据进行处理66-67
• 5.4.3 瓦斯浓度分布规律分析67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 主要结论及展望69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 不足与展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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1 王红刚;采空区漏风流场与瓦斯运移的叠加方法研究[D];西安科技大学;2009年

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本文编号：285875