平煤股份六矿综采工作面采空区流场及合理横川间距研究

发布时间：2017-04-23 05:09

  本文关键词：平煤股份六矿综采工作面采空区流场及合理横川间距研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着煤层开采深度的增加,煤层瓦斯含量也在增加,瓦斯超限问题对煤矿安全生产的影响更为突出,采场上隅角、滞后横川处容易形成瓦斯超限,“U+L”型通风方式中滞后横川和瓦斯抽放的运用对消除上隅角、滞后横川瓦斯超限和工作面瓦斯防治具有重要的作用。因此,研究综采工作面采空区流场及瓦斯分布规律并确定尾巷合理横川间距对减少煤矿投入、确保煤矿安全生产具有重要作用。本文利用Fluent数值模拟软件,结合平煤股份六矿戊8-22310工作面实际情况,建立数学物理模型、设置数值模拟参数及边界条件,根据确定的渗透率分布,数值模拟尾巷有抽放条件下滞后横川距工作面10m和20m时采空区流场及瓦斯分布规律,将得出的回风巷风量、尾巷回风量、上隅角瓦斯浓度及滞后横川瓦斯浓度同现场实测相比较,数值模拟结果和现场实测相一致,从而验证了本文建立的数学物理模型、选取参数及边界条件的正确性。运用所验证的数学物理模型、选取参数及边界条件,数值模拟尾巷有抽放条件下滞后横川距工作面不同间距(D=10m、20m、30m、40m)和尾巷无抽放条件下滞后横川距工作面不同间距(D=10m、20m、30m、)时采空区流场及瓦斯分布,得出:随着滞后横川距工作面距离的增大,沿采空区走向,从工作面到采空区深部采空区进风侧压力等值线向工作面推移,工作面从进风侧到回风侧压力分布为0Pa到-155Pa,工作面中部压力-80Pa左右;沿采空区走向,尾巷有抽放条件下滞后横川距工作面距离分别为D=10m、20m、30m、40m时,5%瓦斯浓度等值线在采空区进风侧从112m移动到132m,尾巷无抽放条件下滞后横川距工作面距离分别为D=10m、20m、30m时,5%瓦斯浓度等值线在采空区进风侧从110m移动到124m;沿采空区倾向,从进风侧到回风侧靠近工作面采空区瓦斯浓度先升高后降低,这主要是工作面漏风引起的,以尾巷无抽放条件下滞后横川距工作面30m为例,5%的瓦斯浓度等值线在进风侧距工作面122m,采空区中部距工作面17m,在回风侧距工作面30m;由于抽放负压的作用,滞后横川距工作面20m时,采空区回风侧43m附近,瓦斯浓度在30%-50%之间,尾巷无抽放条件下滞后横川距工作面20m时,在回风侧距工作面43m附近,瓦斯浓度在40%-50%之间,尾巷有抽放条件下对采空区回风侧瓦斯分布影响较大而尾巷有抽放条件下对采空区进风侧、采空区中部瓦斯分布影响不大;根据对数值模拟结果的分析和《煤矿安全规程》要求,确定尾巷有抽放条件下合理横川间距30m,尾巷无抽放条件下合理横川间距10m。
【关键词】：U+L型工作面 瓦斯抽放 横川 瓦斯运移规律
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 瓦斯运移机理研究现状11-14
• 1.2.2 横川间距研究现状14
• 1.2.3 数值模拟研究现状14-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 1.4 本文研究意义16
• 1.5 技术路线16-17
• 2 采场瓦斯运移规律数值模拟理论基础17-27
• 2.1 Fluent软件介绍17-18
• 2.1.1 Fluent软件的基本构成17
• 2.1.2 Fluent软件特点及适用对象17-18
• 2.1.3 Fluent软件的求解思路18
• 2.2 多孔介质理论18-21
• 2.2.1 多孔介质的性质18
• 2.2.2 多孔介质的特征18-20
• 2.2.3 采空区多孔介质假设条件20-21
• 2.3 计算流体力学基础理论21-25
• 2.3.1 工作面采空区数学模型的建立21-22
• 2.3.2 计算流体力学解算方法22-24
• 2.3.3 合理网格的划分24-25
• 2.3.4 解的收敛性判定25
• 2.3.5 合理迭代次数的确定25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 戊_8-22310工作面数学物理模型、模拟参数及边界条件验证27-37
• 3.1 平煤六矿戊_8-22310工作面概况27-28
• 3.1.1 平煤六矿概况27-28
• 3.1.2 戊_8-22310工作面概况28
• 3.2 戊_8-22310工作面瓦斯来源分析28-29
• 3.3 戊_8-22310工作面采空区孔隙率的确定29-31
• 3.4 数学物理模型的建立、边界条件及模拟参数的设定31-33
• 3.4.1 数学物理模型的建立31-33
• 3.4.2 模拟参数及边界条件的设定33
• 3.5 模拟结果验证33-34
• 3.6 本章小结34-37
• 4 戊 8-22310工作面采空区流场及合理横川间距研究37-55
• 4.1 采空区压力分布规律37-40
• 4.2 采空区风流分布规律40-41
• 4.3 采空区瓦斯分布规律41-50
• 4.3.1 沿深入采空区方向上瓦斯分布规律41-44
• 4.3.2 采空区竖直方向瓦斯分布规律44-50
• 4.4 合理横川间距确定50-52
• 4.4.1 尾巷有抽放条件下合理横川间距确定51
• 4.4.2 尾巷无抽放条件下合理横川间距确定51-52
• 4.5 本章小结52-55
• 5 结论与展望55-57
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-61
• 作者简介61-62
• 学位论文数据集62

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