王庄矿高位钻孔采空区瓦斯治理技术研究

发布时间：2017-05-22 11:22

  本文关键词：王庄矿高位钻孔采空区瓦斯治理技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着煤矿开采深度及开采规模的不断增大,造成工作面瓦斯涌出量急剧上升,往往导致工作面上隅角瓦斯超限。工作面涌出的瓦斯很大一部分来源于采空区,而高位钻孔作为采空区瓦斯抽采较为有效的手段,对高位钻孔抽采条件下的采空区瓦斯分布规律及高位钻孔终孔位置的确定进行研究对工作面瓦斯治理具有重要意义。利用Fluent软件对工作面及采空区流场进行数值模拟时,为减少建模的复杂程度及计算量,本文模拟了不同工作面物理模型设置情况下的流场分布规律,对比流场分布存在的异同,针对不同的研究目的寻求出较为合适的工作面物理模型设置方法,模拟结果可知:当对工作面流场进行研究时,必须根据工作面设置的实际情况建立与之对应的物理模型;当对上隅角瓦斯浓度及采空区流场进行研究时,可在工作面设置支护的基础上,将之考虑为多孔介质区域(紊流)处理。为考察潞安王庄矿高位钻孔瓦斯抽采效果,对该矿8101工作面在有、无高位钻孔抽采条件下的采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟研究,得到高位钻孔抽采可明显降低采空区瓦斯浓度,且能使上隅角瓦斯浓度由2%降低到0.6%,解决了上隅角瓦斯超限问题。为确定出8101工作面高位钻孔最佳终孔布置位置,对钻孔终孔布置在距回风巷巷帮20m、30m、40m、50m条件下,距采空区底板垂直高度31.3m、36.3m、46.3m、56.3m、66.3m、76.3m、86.3m处的抽采纯量、抽采混量及抽采浓度规律进行了模拟研究。数值模拟可知钻孔终孔应布置在距回风巷巷帮30m,距采空区底板垂直高度36.3m处;由现场钻孔抽采数据可知,钻孔终孔布置在距回风巷巷帮30m,距采空区底板33.8m处抽采效果最好。模拟结果与实测数据基本一致,从而验证了模拟的正确性。
【关键词】：工作面物理模型 涌出源位置 高位钻孔 抽采纯量 终孔位置
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 采空区流场的研究现状12-14
• 1.2.2 国内外关于采空区瓦斯抽采技术的研究现状14-16
• 1.2.3 存在的问题16-17
• 1.3 本文研究的内容、方法及意义17-19
• 1.3.1 本文的研究内容17
• 1.3.2 本文的研究步骤17-18
• 1.3.3 本文的研究意义18-19
• 2 采空区流场及瓦斯运移数值模拟的理论基础19-29
• 2.1 多孔介质模型19-21
• 2.1.1 多孔介质的定义19
• 2.1.2 多孔介质的特征19-21
• 2.2 采空区及工作面气体运移控制方程21-23
• 2.2.1 采空区气体渗流控制方程21-22
• 2.2.2 工作面气体湍流控制方程22-23
• 2.3 CFD理论及其解算过程23-25
• 2.3.1 CFD基础理论23
• 2.3.2 CFD解算过程23-25
• 2.4 流体力学FLUENT软件介绍及求解过程25-27
• 2.4.1 FLUENT软件基本构成25
• 2.4.2 FLUENT软件计算类型及应用领域25-26
• 2.4.3 FLUENT软件求解步骤26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 流场模拟中工作面物理模型设置方法的探讨29-39
• 3.1 物理模型的建立29-31
• 3.2 边界条件的设定31
• 3.3 不同工作面物理模型条件下模拟结果分析31-36
• 3.3.1 不同工作面物理模型条件下工作面风速分布31-33
• 3.3.2 不同工作面物理模型条件下上隅角瓦斯分布33-34
• 3.3.3 不同工作面物理模型条件下采空区瓦斯分布34-36
• 3.4 本章小结36-39
• 4 高位钻孔对王庄矿8101工作面采空区瓦斯分布的影响39-53
• 4.1 王庄矿8101工作面概况39-41
• 4.1.1 王庄矿8101工作面基本情况39-40
• 4.1.2 王庄矿8101工作面瓦斯涌出来源分析40-41
• 4.2 王庄矿8101工作面采空区孔隙率确定41-42
• 4.3 有、无高位钻孔时8101工作面采空区瓦斯分布对比研究42-52
• 4.3.1 物理模型的建立42-45
• 4.3.2 边界条件的设定45
• 4.3.3 有、无高位钻孔条件下采空区瓦斯分布模拟结果分析45-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 王庄矿8101工作面高位钻孔终孔位置的确定53-65
• 5.1 8101工作面高位钻孔设计情况53-54
• 5.2 高位钻孔瓦斯抽采数值模拟研究54-61
• 5.2.1 物理模型的建立54-56
• 5.2.2 边界条件的设定56
• 5.2.3 高位钻孔抽采模拟结果分析56-61
• 5.3 高位钻孔最佳终孔位置的现场验证61-62
• 5.4 本章小结62-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 作者简历71-73
• 学位论文数据集73

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