并列双U型通风不同风量配比下采空区瓦斯运移规律的研究

发布时间：2017-05-25 20:09

  本文关键词：并列双U型通风不同风量配比下采空区瓦斯运移规律的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工作面瓦斯涌出的重要来源之一是大量采空区瓦斯随漏风流涌出,尤其是采空区瓦斯随漏风流进入上隅角,致使上隅角瓦斯积聚超限,对采空区瓦斯涌出和上隅角瓦斯治理的研究已成为煤炭工业研究的重要内容。 本文主要针对采空区瓦斯分布规律和工作面瓦斯浓度尤其是上隅角的瓦斯超限的问题,用寺河矿XV1301综采工作面作为研究对象,通过对寺河矿XV1301综采工作面瓦斯的监测和资料的收集整理。根据XV1301综采工作面的基本情况,通过对采空区中的岩层的岩性的分析,将采空区划分为“横三区、竖三带”并确定出“横三区、竖三带”每个区域相对应的孔隙率、源相与粘性阻力系数。通过对寺河矿XV1301综采工作面监测数据及相关资料的分析计算XV1301综采工作面及采空区“横三区、竖三带”的瓦斯涌出量,主进风巷、辅助进风巷和另一进风巷的进口风速与主回风巷和辅助回风巷出口压力等。依据对XV1301综采工作面的结果分析以及采空区进行了相应的简化,建立CFD模型,模拟对比分析了若XV13013主进风巷风量不变的情况下XV13011辅助进风巷风量和XV13015另一进巷风量的比值为2：1,3：1和4：1时对采空区流场及瓦斯运移特征的影响。研究表明在并列双U型通风方式下,若XV13011辅助进风巷风量和XV13015另一进风巷风量配比近似为3：1时,由于上隅角与其附近区域的压力差值小于辅助回风巷与联络巷于其附近区域的压力差值,致使工作面上隅角附近区域的瓦斯能够随漏风进入联络巷后进入辅助回风巷经另一进风巷的进风排出,并且上隅角与其附近区域的压力差值与辅助回风巷与联络巷于其附近区域的压力差值相比较适合,致使不会导致辅助回风巷的瓦斯超限。这一研究为瓦斯治理与辅助进风巷和另一进风巷之间的风量配比优化的研究提供一定的理论支撑和实践意义。 由于V13011辅助进风巷风量和XV13015另一进风巷风量配比为3：1近似为最优配风比,所以在XV13011辅助进风巷风量和XV13015另一进风巷风量配比为3：1时,对工作面采用并列双U型采空区的高浓度瓦斯区域进行分析,进而确定了在工作面采用并列双U型通风采空区内高浓度瓦斯聚集区域。即沿工作面推进方向距离工作面185～335m之间,沿工作面宽度方向距离回风侧40m的区域内,距离煤层底板高度为30～50m区域为采空区瓦斯高浓度区域,为工作面采空区瓦斯抽采的最佳合理区域,为防止采空区瓦斯向工作面涌出使工作面瓦斯积聚以及选择合理的瓦斯抽采区域和采空区瓦斯抽采方式提供了一定的理论依据。
【关键词】：并列双“U”通风系统 采空区瓦斯分布 风量配比 数值模拟 采空区中高瓦斯区域
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究背景12-17
• 1.3 针对本论文的国内外研究现状17-23
• 1.3.1 工作面通风方式的研究现况17-22
• 1.3.2 CFD数值模拟技术在采场流场数值模拟中的应用现状22-23
• 1.4 本文研究的主要内容和运用的方法23-27
• 1.4.1 主要研究的内容23-25
• 1.4.2 本文研究主要运用的方法25-27
• 第二章 综采面采空区瓦斯流场数学模型研究27-37
• 2.1 采空区岩体破坏基本规律的研究27-32
• 2.1.1 岩石的碎胀性27-28
• 2.1.2 关键层理论28-29
• 2.1.3 竖直方向“三带”理论29-30
• 2.1.4 水平方向“三区”理论30-32
• 2.2 采空区瓦斯流动理论基础32-36
• 2.2.1 多孔介质理论及简化假设32-33
• 2.2.2 瓦斯在多孔介质中的运移状态33-34
• 2.2.3 扩散—渗流理论34-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第三章 工作面及采空区瓦斯涌出量分析37-47
• 3.1 工作面及采空区瓦斯涌出量分析37-39
• 3.1.1 本煤层瓦斯涌出量分析37-38
• 3.1.2 邻近层瓦斯涌出量分析38-39
• 3.1.3 回采工作面瓦斯涌出量分析39
• 3.2 寺河矿XV1301综采工作面的基本情况介绍39-40
• 3.3 寺河矿XV1301工作面及采空区瓦斯涌出量的确定40-45
• 3.3.1 寺河矿XV1301工作面瓦斯涌出总量分析41-43
• 3.3.2 寺河矿XV1301工作面和采空区瓦斯涌出量具体分析43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 并列双U型通风方式CFD模拟及结果分析47-71
• 4.1 FLUENT软件介绍及功能47-52
• 4.1.1 FLUENT计算的基本结构47-48
• 4.1.2 用FLUENT程序求解问题的步骤48
• 4.1.3 解算守恒控制方程48-50
• 4.1.4 湍流模型50-51
• 4.1.5 FLUENT提供的边界条件51-52
• 4.2 采空区瓦斯运移规律的假设条件52
• 4.3 采空区气体运移模型52-53
• 4.4 采空区气体的运移方程53-54
• 4.5 XV1301综采工作面工作面及采空区模型的建立54-60
• 4.5.1 XV1301综采工作面巷道的具体参数54
• 4.5.2 XV1301综采工作面模型的假设条件54-55
• 4.5.3 XV1301综采工作面巷道各组分气体运移的数学模型55
• 4.5.4 XV1301综采工作面及采空区的具体参数的确定55-57
• 4.5.5 XV1301综采工作面采空区各区域的孔隙率的确定57-59
• 4.5.6 XV1301综采工作面采空区各区域的瓦斯涌出量的确定59
• 4.5.7 XV1301综采工作面采空区各分区的粘性阻力系数的选取59-60
• 4.5.8 XV1301综采工作面边界条件的确定60
• 4.6 XV1301综采工作面不同风量配比情况下的采空区瓦斯分布规律60-65
• 4.7 采空区瓦斯高浓度区域65-68
• 4.8 结论及分析68-69
• 4.9 本章小结69-71
• 第五章 结论与展望71-75
• 5.1 主要的研究工作及结论71-72
• 5.2 不足与展望72-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的学术论文81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李恩良,王秉权;井巷紊流传质的数学模型及紊流弥散系数[J];东北工学院学报;1985年03期

2 邹熹正;对压力拱假说的新解释[J];矿山压力;1989年01期

3 李树刚,石平五,钱鸣高;覆岩采动裂隙椭抛带动态分布特征研究[J];矿山压力与顶板管理;1999年Z1期

4 徐全;杨胜强;王成;褚廷湘;马伟;黄金;;立体抽采下采场瓦斯流动规律及模拟[J];采矿与安全工程学报;2010年01期

5 李树刚;林海飞;;采动裂隙椭抛带分布特征的相似模拟实验分析[J];煤;2008年02期

6 黄金;杨胜强;褚廷湘;徐全;黄军碗;;采空区自燃三带漏风流场的数值模拟[J];煤炭科学技术;2009年06期

7 吴玉国;王俊峰;周春山;邬剑明;;综放工作面瓦斯涌出量与生产能力的关系研究[J];煤炭科学技术;2011年02期

8 吴玉国;邬剑明;王俊峰;周春山;;双U型通风系统综放开采采空区瓦斯分布规律[J];煤炭学报;2011年10期

9 钱鸣高,缪协兴,许家林;岩层控制中的关键层理论研究[J];煤炭学报;1996年03期

10 杨卓明;赵耀江;刘晟;;U+L型通风方式主副进风量配比对漏风场影响[J];煤炭科学技术;2013年S2期

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1 车强;采空区气体三维多场耦合规律研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

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本文编号：394851