综采面偏W型通风系统瓦斯运移规律研究

发布时间：2017-09-22 00:01

  本文关键词：综采面偏W型通风系统瓦斯运移规律研究

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【摘要】：煤矿井下瓦斯需要通过井下通风系统来排放,通风系统安全可靠状况直接决定着整个矿井的安全或危险程度,是煤矿安全工作的重中之重。在高瓦斯矿井中,现有的U型通风工作面风流瓦斯浓度超限严重,生产实际中多以通过改变通风方式来解决这一问题。本文以段王煤业对偏W型通风系统的实践为背景,围绕着综采偏W型通风系统瓦斯运移规律,采用理论分析、数值模拟和现场试验研究的方法进行研究。在确定采空区内部覆岩破坏范围、偏W型方式下采空区孔隙率分布函数及采空区气体渗流数学模型的条件下,对偏W型通风系进行了数值模拟研究。同时,以段王煤矿090702偏W型通风工作面作为工程试验条件,进行了现场实测研究。 研究得到如下结论：偏W型通风系统的摩擦阻力是U型通风系统的一半；在相同的通风量供给条件下,对比研究偏W型与U型、U+L型等通风系统的静压力场和瓦斯流场,偏W型通风减小了工作面与采空区间的压差,抑制了采空区瓦斯的涌出；在相同数学模型和瓦斯涌出条件下,当U型通风系统出现上隅角瓦斯积聚现象,回风巷风流瓦斯浓度高达2.3%,而偏W型通风系统中回风巷风流瓦斯浓度为0.4%,偏W型通风系统对解决工作面上隅角瓦斯超限问题有优势；两边进中间回式偏W型通风是偏W型中较好的形态方式,减小了进回风巷压力差,漏风流场不易向采空区深部发展,工作面风速低,上隅角无涡流；偏W型通风煤柱宽度与瓦斯涌出没有必然联系；留设偏W煤柱为15m宽的偏W型系统的上下进风巷的配风比在1：1至3：1之间；偏W型通风系统不同于传统U型工作面,偏W型工作面上隅角转移至回风巷附近,且随着皮带巷和轨道巷的配风比的改变而发生转移。
【关键词】：矿山安全 偏W型通风 采空区 瓦斯运移 数值模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• CONTENTS11-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 选题背景及意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-23
• 1.2.1 通风方式治理瓦斯研究综述16-20
• 1.2.2 采空区瓦斯运移的研究现状20-23
• 1.3 主要研究内容与研究方法23-26
• 1.3.1 主要研究内容23
• 1.3.2 研究方法23-26
• 2 采煤工作面偏W型通风系统分析26-34
• 2.1 两进一回偏W型通风系统的提出26-27
• 2.2 两进一回偏W型通风系统的构成27
• 2.3 矿井通风相关理论27-30
• 2.3.1 风在井巷断面上的流动状态27-28
• 2.3.2 工作面通风阻力计算相关理论28-30
• 2.4 偏W型通风方式通风阻力计算30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 采空区裂隙分布及采空区气体运移数学模型34-54
• 3.1 多孔介质基础理论34-37
• 3.1.1 多孔介质概念34-35
• 3.1.2 多孔介质基本性质35-37
• 3.2 采空区上覆岩层裂隙分布规律37-46
• 3.2.1 采场上覆岩层裂隙形成理论37-39
• 3.2.2 采空区覆岩移动破坏的分带39-41
• 3.2.3 采空区多孔介质空隙率分布41-46
• 3.3 采空区气体运移数学模型46-52
• 3.3.1 采空区气体基本假设46-47
• 3.3.2 采空区气体运移数学模型47-50
• 3.3.3 巷道湍流数学模型50-51
• 3.3.4 气体运移方程的求解——SIMPLE算法51-52
• 3.3.5 多孔介质模型在Fluent中的设定52
• 3.4 本章小结52-54
• 4 偏W型通风瓦斯运移规律数值模拟研究54-78
• 4.1 研究对象基本条件54
• 4.2 数值模拟软件工具介绍54-56
• 4.2.1 Fluent软件简介54-55
• 4.2.2 Fluent软件进行数值模拟步骤55-56
• 4.3 数值模拟模型的建立56-60
• 4.3.1 几何模型56-57
• 4.3.2 模型建立及网格划分57-58
• 4.3.3 采空区多孔介质设置58-59
• 4.3.4 边界条件、求解器设置59-60
• 4.4 偏W型通风系统瓦斯流场数值模拟结果分析60-67
• 4.4.1 通风系统静压力图60-63
• 4.4.2 偏W型与U型、U+L型工作面瓦斯流场对比研究63-67
• 4.5 不同类型偏W型通风系统瓦斯流场对比研究67-73
• 4.5.1 不同两进一回式偏W型系统67-72
• 4.5.2 不同偏W通风煤柱宽度72-73
• 4.6 偏W型工作面配风比数值模拟研究73-75
• 4.7 本章小结75-78
• 5 偏W型通风系统现场试验研究78-88
• 5.1 试验目的与试验条件78-79
• 5.2 偏W型通风系统通风量设计79-81
• 5.2.1 通风量理论计算79-80
• 5.2.2 通风量实验方案设计80-81
• 5.3 测量数据及结果分析81-85
• 5.4 本章小结85-88
• 6 主要结论与展望88-90
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-97
• 作者简介及读研期间主要科研成果97

【参考文献】

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1 曹怀建;;低瓦斯矿井大采高工作面周期来压期间上隅角瓦斯治理[J];煤矿安全;2010年12期

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本文编号：897605