局部通风掘进工作面瓦斯浓度分布数值模拟

发布时间：2017-09-22 14:08

  本文关键词：局部通风掘进工作面瓦斯浓度分布数值模拟

  更多相关文章： 掘进工作面 瓦斯积聚 送风参数 工作面参数 瓦斯浓度

【摘要】：矿井安全问题种类繁多，其中最为严重的就是瓦斯爆炸与瓦斯突出。掘进工作面采用局部通风机通风，容易形成瓦斯的局部积聚，发生瓦斯爆炸事故。最近几年来，我国煤矿安全状况逐渐好转，百万吨死亡率逐年下降。安全生产情况总体而言相对比较平稳；但是，我国煤矿的安全形势与其他国家相比仍然很严峻。因此，从理论上研究掘进工作面的局部通风与瓦斯分布规律，获得瓦斯积聚危险性分析，可以在早期就辨识瓦斯积聚危险性并及时消除矿井瓦斯灾害事故。 本文借助计算流体动力学软件进行模拟，以流体力学及计算流体动力学理论为基础，在矿井局部通风环境下，分析掘进工作面的风流分布规律及瓦斯浓度分布，利用Fluent软件建立物理数学模型，针对模型进行数值模拟，获得工作面速度以及瓦斯分布。应用《煤矿安全规程》所规定的瓦斯指标，在改变送风参数和工作面参数的情况下，对比瓦斯浓度分布。 根据模拟结果分析，风筒的送风量对其贴附效应有着较大的影响，风速在增加到v=8m/s时，瓦斯浓度分布均匀，高浓度瓦斯区域较小；风筒直径的改变对有效空间内射流贴附也具有作用，风筒直径在增加到D=600mm时，工作面出口回风瓦斯浓度仅为0.45％且浓度分布均匀；风筒的位置对有限空间内射流的贴附效果影响不大，但是考虑到运输和行人的需要，，送风位置适宜取巷道位置约2/3处，结合工程实际，选取风筒中心位置为距离底板h=1.75m；随着工作面宽高比增大至3.2m×2.8m，高瓦斯区域的瓦斯浓度降低，通风效果也更好。 本文对于局部通风掘进工作面风流流场的数值模拟，得到了掘进工作面局部通风瓦斯浓度分布规律，为实现矿井瓦斯的有效控制、保证矿井的安全生产提供了重要的前提保障。
【关键词】：掘进工作面 瓦斯积聚 送风参数 工作面参数 瓦斯浓度
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景与意义11-14
• 1.1.1 研究背景11-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 国内外研究发展现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容与研究目标16-17
• 1.3.1 主要研究内容16
• 1.3.2 研究目标16-17
• 1.3.3 拟解决的关键问题17
• 1.4 本文主要研究方法与技术路线17-19
• 1.4.1 研究方法17
• 1.4.2 研究技术路线17-19
• 第二章 机掘工作面掘进通风理论19-27
• 2.1 FLUENT软件简介19-20
• 2.2 基本假设20-21
• 2.3 风流流动理论21-22
• 2.3.1 湍流数值模拟21
• 2.3.2 圆形贴附射流理论21-22
• 2.4 机掘工作面通风方式22-23
• 2.5 掘进工作面瓦斯理论23-25
• 2.5.1 煤巷瓦斯涌出规律23-24
• 2.5.2 瓦斯赋存状态及涌出机理24
• 2.5.3 瓦斯涌出量的确定24-25
• 2.6 本章小结25-27
• 第三章 局部通风掘进工作面风流流场规律27-33
• 3.1 掘进工作面内部风流状态分析27-28
• 3.2 压入式通风风流流动规律28-32
• 3.2.1 计算模型及网格划分28-30
• 3.2.2 假设条件30
• 3.2.3 速度场分布30-31
• 3.2.4 断面最高风速分布31-32
• 3.2.5 出口速度和流动连续性32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 送风参数对瓦斯浓度影响的数值模拟33-47
• 4.1 贴附射流影响因素分析33-35
• 4.2 送风速度对速度分布和瓦斯浓度的影响35-39
• 4.2.1 Y=1.5m截面速度场分布35-36
• 4.2.2 Z=0.5m截面速度场分布36-37
• 4.2.3 局部阻力的分析37
• 4.2.4 Y=1.5m截面瓦斯场分布37-38
• 4.2.5 Z=0.5m截面瓦斯场分布38-39
• 4.3 风筒直径对速度分布和瓦斯浓度的影响39-44
• 4.3.1 Y=1.5m截面速度场分布40-41
• 4.3.2 Z=0.5m截面速度场分布41-42
• 4.3.3 Y=1.5m截面瓦斯场分布42-43
• 4.3.4 Z=0.5m截面瓦斯浓度分布43-44
• 4.4 本章小结44-47
• 第五章 工作面参数对瓦斯浓度影响的数值模拟47-59
• 5.1 压入式通风回流区形成机理47-48
• 5.2 风筒位置对速度分布和瓦斯浓度的影响48-53
• 5.2.1 工作面中心线速度场分布48-50
• 5.2.2 Z=0.5m截面速度场分布50-51
• 5.2.3 Z=0.5m截面瓦斯场分布51-52
• 5.2.4 工作面中心线瓦斯浓度52-53
• 5.3 工作面宽高比对速度分布和瓦斯浓度的影响53-58
• 5.3.1 Y=1.75m截面速度场分布54-55
• 5.3.2 Z=0.5m截面速度场分布55-56
• 5.3.3 Y=1.75m截面瓦斯场分布56-57
• 5.3.4 Z=0.5m截面瓦斯场分布57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 主要结论和创新点59-60
• 6.1.1 结论59-60
• 6.1.2 主要创新点60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 附录A:攻读硕士学位期间发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张丽萍;苏现波;曾荣树;;煤体性质对煤吸附容量的控制作用探讨[J];地质学报;2006年06期

2 苏现波;陈润;林晓英;宋岩;;吸附势理论在煤层气吸附/解吸中的应用[J];地质学报;2008年10期

3 傅培舫，王国超，叶汝陵;巷道顶板瓦斯积聚现象的模拟研究[J];煤炭工程师;1994年04期

4 王恩元，王继仁，梁栋;巷道瓦斯局部积聚机理的实验研究[J];煤炭工程师;1996年01期

5 梁栋;巷道气体分层流特性分析[J];广州大学学报(自然科学版);2004年01期

6 吴超;局部通风应用大直径风筒的效果分析[J];工业安全与环保;2001年10期

7 郭志武;隧道施工通风压入式风管管口射流射程计算方法探讨[J];隧道建设;2003年05期

8 张红婴;林和荣;;长距离独头掘进巷道通风技术应用研究进展[J];江西有色金属;2008年04期

9 陈庆光,徐忠,张永建;两种差分格式和两种湍流模型在轴对称冲击射流数值计算中的比较[J];空气动力学学报;2003年01期

10 付建华;程远平;;中国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策[J];采矿与安全工程学报;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陆秋琴;地下煤矿瓦斯运移数值模拟及积聚危险性评价研究[D];西安建筑科技大学;2010年

本文编号：901239