石泉煤矿101综放工作面采空区瓦斯运移规律及其应用

发布时间：2021-01-29 16:02

　　针对襄垣地区石泉煤矿101综放工作面瓦斯超限问题，根据采空区岩石垮落的特性以及数值模拟结果，本文提出了埋管分叉抽采采空区瓦斯治理方案，分叉主要是针对瓦斯上浮特性。通过井下实测数据分析，可以得知采面的瓦斯容易积聚在上隅角，采空区瓦斯浓度由外向里逐渐增加。101工作面煤层瓦斯含量与埋深有较好的线性关系，采用分源预测法计算了采空区瓦斯涌出量，与实际结果较吻合；分析了综放工作面岩体垮落特征以及瓦斯在采空区的运移状态，在此基础上利用Gambit建立了自由流场与渗流场耦合模型，模拟了瓦斯在采空区中的分布规律及抽放状态下运移的流体特性。根据数值模拟结果得出101工作面瓦斯上隅角超限是由于工作面压差以及漏风流造成的，在回风侧后方埋管可以解决上隅角瓦斯超限问题；设计了101综放工作面采空区瓦斯抽采方法，强调在工作面后方“边采边抽”。根据现场效果检验和数值模拟分析，确定了合理的抽采参数。石泉煤矿101综放工作面采空区瓦斯治理的方法可以推广到类似条件矿井使用。 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景
    1.2 论文的主要研究内容及研究的意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 瓦斯渗流力学研究现状
        1.3.2 采空区瓦斯运移理论研究现状
        1.3.3 CFD 技术及其在采场流场数值模拟中的应用现状
    1.4 技术路线
2 综放面采空区瓦斯运移规律
    2.1 采场瓦斯浓度分布规律
        2.1.1 综放工作面概况
        2.1.2 综放工作面瓦斯浓度分布
        2.1.3 采空区瓦斯浓度分布规律
    2.2 采空区瓦斯涌出量
        2.2.1 煤层瓦斯含量梯度
        2.2.2 采空区瓦斯涌出量
        2.2.3 采空区瓦斯涌出特征
    2.3 综放面采空区瓦斯运移及岩体垮落特征
        2.3.1 多孔介质特性
        2.3.2 采空区瓦斯运移特征
        2.3.3 采空区岩体垮落特征
    2.4 本章小结
3 采空区瓦斯运移的数学模型
    3.1 采空区气体渗流控制方程
    3.2 采空区气体扩散运动方程
        3.2.1 采空区气体流动方程
        3.2.2 采空区瓦斯动力弥散方程
    3.3 CFD 求解过程及离散化方法
        3.3.1 CFD 的求解过程
        3.3.2 有限体积法离散控制方程
        3.3.3 求解粘性不可压缩流体的数值解法：SIMPLE 算法
    3.4 本章小结
4 耦合流场数值模拟
    4.1 工作面自由空间流场与采空区渗流场耦合数值模型
        4.1.1 紊流模型数值模拟方法
        4.1.2 耦合流场模型
    4.2 U 型通风方式耦合流场数值模拟
    4.3 埋管抽采方式耦合流场数值模拟
    4.4 本章小结
5 采空区瓦斯治理方案的具体实施及效果检验
    5.1 采空区瓦斯抽采必要性
    5.2 采空区瓦斯治理方案
    5.3 瓦斯抽采效果考察
        5.3.1 开采后工作面瓦斯涌出情况
        5.3.2 采空区瓦斯抽采效果
    5.4 本章小结
6 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]采空垮落区瓦斯非线性渗流-扩散模型及其求解[J]. 杨天鸿,陈仕阔,朱万成,霍中刚,姜文忠.  煤炭学报. 2009(06)
[2]深部采煤工作面瓦斯涌出受采动影响数值模拟的研究[J]. 周凤增,殷作如.  中国煤炭. 2008(11)
[3]J型通风综放采空区流场与瓦斯运移数值模拟[J]. 王凯,吴伟阳.  中国矿业大学学报. 2007(03)
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[5]工作面瓦斯涌出量预测数值模拟方法应用[J]. 张军,孙炳兴,梁运培,黄旭超.  煤矿安全. 2007(03)
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本文编号：3007168