抽采条件下上隅角瓦斯积聚特性研究

发布时间：2017-05-27 21:00

  本文关键词：抽采条件下上隅角瓦斯积聚特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：上隅角瓦斯积聚及超限问题，是困扰煤矿安全生产的一大难题，，在现场生产条件下，由采空区涌出的瓦斯、工作面配风量、以及对采空区瓦斯抽采的流量等，共同作用到工作面上隅角位置，使其空气中瓦斯浓度变化随某些因素影响程度发生变化。此外，有的矿井在工作面布置有高抽巷道，以缓解采空区瓦斯对上隅角瓦斯超限问题，使得工作面瓦斯积聚问题影响因素和作用程度复杂化，因此，研究工作面配风与瓦斯抽采之间的配置参数对解决上隅角瓦斯超限问题有着重要的意义，本文引入风排瓦斯比作为上隅角瓦斯超限的研究指标，在现场调研基础上，通过建立模型，采用数值分析方法，研究矿井工作面瓦斯积聚的特性。 本文以靖远煤电大水头煤矿东一采区108工作面作为研究对象，系统地分析了采空区岩体垮落特征、抽采条件下采空区瓦斯运移特征，用ANSYS Fluent14.5软件模拟研究了采空区瓦斯浓度场分布规律及运移规律。在尽可能结合现场实际的情况下，模拟研究了无回风顺槽高位钻孔抽采的条件下（变化不同的工作面配风量以及抽采能力系数）风排瓦斯比（风排瓦斯量与工作面绝对瓦斯涌出量之间之比）与上隅角瓦斯浓度之间的关系；有回风顺槽高位钻孔抽采的条件下风排瓦斯比与上隅角瓦斯浓度之间的关系。通过两组模型的综合论证，得出了上隅角瓦斯浓度超限时对应的风排瓦斯比的临界值，这一成果对治理矿井瓦斯灾害有重要的指导作用。
【关键词】：上隅角瓦斯 数值模拟 风排瓦斯比
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.1.1 研究背景8
• 1.1.2 研究意义8-9
• 1.1.3 问题的提出9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 瓦斯渗流规律的研究9-10
• 1.2.2 瓦斯扩散理论的研究10-11
• 1.2.3 瓦斯渗流──扩散理论的研究11
• 1.2.4 采空区瓦斯运移理论的研究11-12
• 1.2.5 瓦斯抽采模型研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线13-16
• 1.3.1 研究内容13-15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 2 采空区瓦斯运移影响因素16-23
• 2.1 采空区煤岩体垮落特征分析16-19
• 2.1.1 自然堆积区碎胀特性18
• 2.1.2 载荷影响区碎胀特性18-19
• 2.1.3 压实稳定区碎胀特性19
• 2.2 采空区瓦斯来源分析19-20
• 2.3 影响采空区瓦斯涌出的主要因素20-22
• 2.3.1 自然因素对采空区瓦斯涌出的影响20-21
• 2.3.2 开采技术因素对采空区瓦斯涌出的影响21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 采空区瓦斯运移规律分析23-31
• 3.1 多孔介质理论23-25
• 3.2 煤层瓦斯赋存及流动25-28
• 3.2.1 煤层瓦斯的赋存及流动25-26
• 3.2.2 煤层瓦斯的流动形态26-27
• 3.2.3 瓦斯在煤岩中的运移27-28
• 3.3 涌出瓦斯在采空区运动特征28-30
• 3.3.1 采空区瓦斯的升浮、扩散、运移特征28-29
• 3.3.2 工作面配风对采空区瓦斯运动特征的影响29
• 3.3.3 抽采条件下采空区瓦斯运动特征29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 抽采条件下采空区瓦斯运移数学模型31-41
• 4.1 连续性方程31-32
• 4.2 三维瓦斯渗流运动方程32-33
• 4.3 抽采条件下的气体渗流微分方程33-35
• 4.3.1 采空区瓦斯涌出源的处理33-34
• 4.3.2 采空区瓦斯涌出汇的处理34-35
• 4.4 抽采条件下三维混合气体扩散方程35-37
• 4.5 Fluent 软件介绍37-39
• 4.6 本章小结39-41
• 5 东一采区 108 工作面采空区瓦斯数值模拟研究41-62
• 5.1 大水头煤矿东一采区 108 面基本情况41-44
• 5.1.1 矿区概况41
• 5.1.2 东一采区 108 工作面基本情况41-44
• 5.2 东一采区 108 工作面瓦斯抽采规律分析44-46
• 5.3 无回风顺槽高位钻孔抽采条件下的数值模拟研究46-54
• 5.3.1 模型的建立46-48
• 5.3.2 风排瓦斯比与上隅角瓦斯积聚特性的关系研究48
• 5.3.3 不同配风量条件下效果分析48-51
• 5.3.4 不同抽采能力系数条件下效果分析51-54
• 5.4 有回风顺槽高位钻孔抽采条件下的数值模拟研究54-59
• 5.4.1 模型的建立54-57
• 5.4.2 风排瓦斯比与上隅角瓦斯积聚特性的关系研究57-59
• 5.5 模拟结果综合分析59-60
• 5.6 本章小结60-62
• 6 结论及展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何启林;采空区瓦斯弥散流场的研究[J];焦作工学院学报;1997年03期

2 谭学术;袁静;;矿井煤层真实瓦斯渗流方程的研究[J];重庆建筑工程学院学报;1986年01期

3 丁厚成;马超;;走向高抽巷抽放采空区瓦斯数值模拟与试验分析[J];中国安全生产科学技术;2012年05期

4 俞善炳;恒稳推进的煤与瓦斯突出[J];力学学报;1988年02期

5 张西斌;张勇;刘传安;刘珂铭;李春元;王祖发;;基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计[J];煤炭科学技术;2012年03期

6 周世宁;孙辑正;;煤层瓦斯流动理论及其应用[J];煤炭学报;1965年01期

7 孙培德;;煤层瓦斯流场流动规律的研究[J];煤炭学报;1987年04期

8 梁运涛;张腾飞;王树刚;孙金鹏;;采空区孔隙率非均质模型及其流场分布模拟[J];煤炭学报;2009年09期

9 谢建林;孙晓元;;高瓦斯厚煤层采动裂隙发育区瓦斯抽采技术[J];煤炭科学技术;2013年05期

10 陈磊;袁和勇;薛韦一;闫金鹏;;高位钻孔与采空区埋管瓦斯抽放技术对比研究[J];中国安全生产科学技术;2013年10期

  本文关键词：抽采条件下上隅角瓦斯积聚特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：401146