赵庄矿大采高工作面采空区瓦斯运移及分布规律研究

发布时间：2017-05-16 22:02

  本文关键词：赵庄矿大采高工作面采空区瓦斯运移及分布规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着采煤技术的发展,煤矿开采规模不断加大,导致工作面瓦斯涌出量急剧上升,采煤工作面上隅角瓦斯频频超限,严重威胁着矿井的安全生产。采空区瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要来源,因此研究分析采空区风流及瓦斯分布规律,对回采工作面瓦斯防治及采空区瓦斯抽放具有重要意义。本文根据赵庄矿3304工作面采空区实际情况,设定了采空区渗透率分布,利用Fluent软件模拟得出工作面压力分布,经分析工作面两端压差为110Pa,与现场实测值基本一致。在此基础上模拟分析了无钻孔抽放时采空区瓦斯涌出源为整个采空区均匀涌出,上邻近层及底板遗煤处涌出两种不同情况下下采空区风流及瓦斯分布规律。通过分析得出:采空区瓦斯两种瓦斯涌出位置不同情况下工作面采空区风流流线基本一致,风流均沿工作面与采空区整个交界面流入采空区,之后携带采空区的瓦斯流向尾巷。采空区瓦斯为上邻近层及底板遗煤处涌出时,在X=30m附近瓦斯浓度已高达20%,但采空区瓦斯为均匀涌出时,在X=30m附近瓦斯浓度仅为5%,与均匀涌出相比,瓦斯涌出为上邻近层及底板遗煤处涌出时高浓度瓦斯更靠近工作面;垂直方向上,靠近底板及上邻近层瓦斯涌出源附近,瓦斯浓度分布呈钩状,靠近顶板及底板处瓦斯浓度较高,中间部分瓦斯浓度低。采空区瓦斯为整个采空区均匀涌出时,采空区瓦斯在竖直方向上有明显分层现象,底板附近瓦斯浓度较小,从采空区底部到顶部逐渐增大,顶板附近的瓦斯浓度高达90%上。本文还选取了该工作面采空区现场抽采效果较好的一组高位钻孔作为研究对象,数值模拟了两种不同瓦斯涌出源位位置情况下各钻孔的抽采混量和抽采纯量,并将模拟结果与现场实测数据对比,结果表明:两种不同瓦斯涌出源位置情况下,同一钻孔的抽采混量基本相同且与现场实测数据基本一致,但瓦斯抽采纯量差别较大,验证了数值模拟参数的正确性。
【关键词】：采空区 数值模拟 渗透率 瓦斯分布 高位钻孔
【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3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 采空区风流及瓦斯分布规律研究现状10-12
• 1.2.2 采空区瓦斯抽采技术的研究现状12-15
• 1.3 本文研究的内容、方法和意义15-17
• 1.3.1 本文研究内容15
• 1.3.2 本文研究步骤15-16
• 1.3.3 本文研究意义16-17
• 2 回采工作面采空区气体流动数值模拟相关理论17-27
• 2.1 多孔介质理论17-19
• 2.1.1 多孔介质的概念及特性17
• 2.1.2 多孔介质的特征17-19
• 2.2 工作面及采空区气体流动数学模型的建立19-21
• 2.2.1 采空区气体流动数学模型的建立19-21
• 2.2.2 工作面气体流动数学模型的建立21
• 2.3 工作面及采空区气体流动的CFD解算方法21-24
• 2.3.1 建立离散方程21-23
• 2.3.2 求解离散方程23-24
• 2.4 FLUENT软件的简介24-25
• 2.4.1 FLUENT软件的功能及求解过程24
• 2.4.2 多孔介质在Fluent中的设置24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 3 赵庄矿3304工作面概况及物理模型的建立27-39
• 3.1 赵庄矿3304工作面概况27-29
• 3.1.1 赵庄矿基本概况27
• 3.1.2 3304工作面基本概况27-29
• 3.2 赵庄矿3304工作面瓦斯来源分析29-30
• 3.3 赵庄矿3304工作面采空区瓦斯涌出构成分析30-32
• 3.3.1 采空区遗煤瓦斯涌出量31
• 3.3.2 邻近层瓦斯涌出量31-32
• 3.4 赵庄矿3304工作面采空区上覆岩层“竖三带”范围的确定32-33
• 3.5 赵庄矿3304工作面采空区孔隙率分布的选取33-34
• 3.6 赵庄矿3304工作面物理模型的建立及边界条件设置34-38
• 3.6.1 工作面采空区物理模型35-37
• 3.6.2 工作面采空区物理模型边界条件的设置37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 4 赵庄矿3304工作面采空区风流及瓦斯运移规律39-51
• 4.1 不同瓦斯涌出位置情况下工作面采空区压力分布39-41
• 4.2 不同瓦斯涌出位置情况下工作面采空区风流分布规律41-42
• 4.3 不同瓦斯涌出位置情况下采空区瓦斯分布规律对比分析42-49
• 4.3.1 不同瓦斯涌出位置情况下沿采空区走向方向的瓦斯分布规律42-45
• 4.3.2 不同瓦斯涌出位置情况下沿采空区顶板方向的瓦斯分布规律45-47
• 4.3.3 两种不同瓦斯源涌出位置情况下瓦斯分布差异较大的原因分析47-48
• 4.3.4 高位钻孔抽放结果与现场实测数据对比48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 5 结论与展望51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-57
• 作者简历57-59
• 学位论文数据集59

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