高位钻孔抽采条件下采空区瓦斯分布及运移规律研究

发布时间：2017-05-23 13:04

  本文关键词：高位钻孔抽采条件下采空区瓦斯分布及运移规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年随着煤矿开采深度不断增加,推进速度不断加快,导致工作面瓦斯涌出量不断增加。采煤工作面瓦斯涌出包括煤壁涌出、落煤涌出及采空区瓦斯涌出等,其中采空区涌出的瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要来源。因此,研究高位钻孔抽采条件下采空区瓦斯分布及运移规律对工作面瓦斯防治具有重要意义。本文根据赵庄矿3304工作面采空区煤岩实际冒落情况,运用Fluent软件模拟得到工作面两端压差为115Pa,与现场实测值基本一致。在此基础上分析了U+L型通风未抽采条件下工作面上隅角及尾巷瓦斯浓度。得到:U+L型通风未抽采条件下工作面上隅角瓦斯浓度为0.31%,远低于煤矿安全规程的规定值,解决了上隅角瓦斯超限的问题,而工作面尾巷瓦斯浓度为2.7%,超过规程的规定值,因此需要研究U+L型通风高位钻孔抽采条件下采空区瓦斯分布规律。本文利用Fluent软件模拟研究高位钻孔仰角为20°、25°、30°、35°条件下采空区瓦斯分布规律,分析各个钻孔抽采混量、抽采纯量及抽采瓦斯浓度的变化情况。得到:在Z=3m截面上钻孔仰角不同时采空区瓦斯浓度最大均为40%,并且采空区瓦斯分布基本一致;高位钻孔抽采最佳时钻孔仰角为30°,夹角为25°,钻孔抽采瓦斯纯量为2.06m3/min。通过分析现场数据得出高位钻孔抽采效果最佳时钻孔仰角为30°,夹角为27°,两者结果基本一致,从而验证模拟结果的正确性。
【关键词】：孔隙率 U+L型通风 高位钻孔 仰角 夹角
【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】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国内外采空区瓦斯运移规律研究现状10-11
• 1.2.2 国内外采空区瓦斯抽采方法研究现状11-13
• 1.3 本文研究的内容、方法和意义13-15
• 1.3.1 本文研究内容13-14
• 1.3.2 本文研究方法14
• 1.3.3 本文研究意义14-15
• 2 综采面采空区气体流动数值模拟的理论基础15-23
• 2.1 计算流体力学的基本理论15-18
• 2.1.1 数值模拟相关的控制方程15-16
• 2.1.2 离散方程建立16-18
• 2.1.3 离散方程的求解18
• 2.2 多孔介质理论18-21
• 2.2.1 多孔介质的概念19
• 2.2.2 多孔介质的性质19-21
• 2.3 Fluent软件的介绍及应用21-22
• 2.3.1 Fluent基本功能和分析过程21
• 2.3.2 多孔介质在Fluent中的设置21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 赵庄矿3304工作面概况、物理模型建立及边界条件设置23-29
• 3.1 赵庄矿3304工作面概况23-24
• 3.2 赵庄矿3304工作面采空区“竖三带”范围的确定24
• 3.3 赵庄矿3304工作面采空区孔隙率分布的确定24-25
• 3.4 U+L型通风综采面采空区物理模型及边界条件设置25-28
• 3.4.1 物理模型25-27
• 3.4.2 边界条件27-28
• 3.5 本章小结28-29
• 4 赵庄矿3304工作面采空区瓦斯分布规律研究29-37
• 4.1 U+L型通风综采面压力分布规律29-30
• 4.2 U+L型通风综采面采空区瓦斯分布规律30-34
• 4.2.1 U+L型通风综采面采空区瓦斯沿XY方向分布规律30-33
• 4.2.2 U+L型通风综采面采空区瓦斯沿垂直方向分布规律33-34
• 4.2.3 U+L型通风综采面上隅角及尾巷瓦斯浓度34
• 4.3 本章小结34-37
• 5 高位钻孔抽采时采空区瓦斯分布规律研究37-49
• 5.1 赵庄矿3304工作面高位钻孔抽采时数值模拟分析37-45
• 5.1.1 高位钻孔仰角不同时采空区瓦斯分布规律37-44
• 5.1.2 高位钻孔抽采时钻孔抽采参数分析44-45
• 5.2 赵庄矿3304工作面高位钻孔抽采时现场数据分析45-47
• 5.3 本章小结47-49
• 6 结论与展望49-51
• 6.1 结论49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-55
• 作者简历55-56
• 学位论文数据集56

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