倾斜特厚煤层综放开采采空区瓦斯分布规律研究

为研究综采放顶煤高位钻孔瓦斯抽采前后采空区瓦斯浓度分布及运移规律,采用FLUENT数值模拟软件,以兖矿新疆硫磺沟煤矿9-15(06)工作面为试验原型开展数值模拟研究。模拟结果表明:采空区在偏回风巷一侧瓦斯浓度较高,根据这一瓦斯浓度分布规律,在回风巷一侧布置高位钻孔;高位钻孔抽采后,靠近工作面回风巷一侧瓦斯浓度有明显下降;并对工作面及采空区30 m处的瓦斯浓度分布进行对比,发现高位钻孔抽采后,靠近进风巷一侧的瓦斯浓度变化较小,靠近回风巷一侧瓦斯浓度变化较大;通过数值模拟对高位钻孔抽采后瓦斯浓度分布进行模拟并对现场的瓦斯浓度进行实时监测,得到高位钻孔可将回风巷、工作面及上隅角瓦斯浓度降低至0.4%以下。研究结果为实现兖矿新疆硫磺沟煤矿9-15(06)煤层安全高效开采提供一定理论基础。     

“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律研究

为了研究“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了工作面瓦斯赋存规律和多孔介质瓦斯运移模型基本方程,然后,采用Fluent数值模拟软件,模拟了“U+L”型通风方式下采空区瓦斯浓度分布、工作面瓦斯分布规律以及采空区风流场分布规律。研究得出,该通风方式下,能够稀释和疏散采空区瓦斯,同时也增大了回风巷排瓦斯的负担,应增加其他相关瓦斯抽采措施,确保矿井的安全开采。     

风速对瓦斯运移规律影响的数值模拟研究

为了有效掌握采空区瓦斯分布及运移规律,基于理论分析和计算机数值模拟相结合的研究方法,利用FLUENT软件建立了综采面采空区瓦斯渗流的三维数值模型.对不同风速条件情况下的采空区风流场、瓦斯运移规律以及“自燃三带”分布宽度进行了数值模拟研究,对比分析了不同风速条件下综采工作面采空区流场与瓦斯分布规律,为正确认识采空区流场和瓦斯运移规律提供了理论依据,对保证煤矿的安全生产、提高矿井的经济效益有重要指导意义.     

沿空留巷综放工作面采空区瓦斯运移规律

本文结合河南某矿14211沿空留巷综放工作面实际,结合渗流力学及流体力学理论建立采空区瓦斯运移数学模型,利用FLUENT数值模拟软件模拟得出了沿空留巷综放工作面采空区瓦斯运移分布规律。结果表明:采空区瓦斯浓度沿深度方向呈增大趋势,回风侧瓦斯浓度高于进风侧,上部区域瓦斯浓度高于下部。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。     

倾斜厚煤层综放工作面伪斜长度与上隅角瓦斯浓度耦合机制研究

倾角煤层的开采，常伴随输送机上窜、下滑问题。一般通过增加伪斜长度来确保液压支架的正常移动，并为机头机位提供更多作业空间，但伪斜长度增加会影响架间和上隅角瓦斯变化，导致工作面出现瓦斯浓度异常现象。针对倾斜厚煤层开采中容易出现上隅角瓦斯超限的问题，应用Fluent数值模拟软件，分析不同伪斜长度下采空区瓦斯浓度分布规律，确定最优伪斜长度。为研究采空区瓦斯运移规律，应用Fluent数值模拟软件，在伪斜长度分别为20、25、30、35 m条件下对“U”型通风方式下的采空区瓦斯分布及流场情况进行研究。模拟发现：伪斜长度在一定程度上影响采空区内的风流，使得采空区内风流紊乱，瓦斯局部地区集聚严重，进而对采空区内的瓦斯分布及运移造成一定的影响。研究结果表明：工作面伪斜长度对于采空区瓦斯浓度分布有显影响，随着伪斜长度的增加，采空区内风流发生提前转向，导致采空区瓦斯提前向工作面涌出，瓦斯异常区从上隅角处逐渐向工作面偏移，上隅角瓦斯浓度逐渐降低。通过模拟结果对现场伪斜长度优化应用后，试验工作面在伪斜长度25 m左右时，上隅角、回风巷最大瓦斯体积分数均控制在1%以内，工作面未出现瓦斯异常积聚现象。模拟结果与现场...     

高位钻孔瓦斯抽采技术的模拟与实践

为了研究高位钻孔抽采效果,以曙光矿1208工作面为背景建立采空区瓦斯运移模型,使用FLUENT数值模拟软件对抽采前后工作面及采空区瓦斯运移规律进行数值模拟。结果表明:抽采前工作面上隅角和回风巷瓦斯浓度分别达到1.2%和1.3%;抽采后,上隅角瓦斯浓度为0.68%,工作面瓦斯浓度维持在0.6%左右,钻孔周围和工作面附近形成了低瓦斯浓度带,证明高位钻孔能有效抽采采空区瓦斯。经现场实践,实测1208工作面和上隅角瓦斯浓度分别在0.2%和0.4%上下波动,工作面瓦斯浓度得到有效控制。     

王家岭煤矿高位定向钻孔抽采瓦斯运移与分布规律

以王家岭煤矿12311工作面瓦斯抽采为工程背景，在分析高位钻孔抽采瓦斯理论的基础上，采用FLUENT软件对工作面采空区抽采瓦斯的分布运移规律进行了研究，并据此确定了最佳的瓦斯抽采钻孔布置方式。现场实际抽采试验验证了数值模拟分析结果的合理性，为相似工程条件下瓦斯抽采工作提供了依据。     

金佳矿采空区瓦斯运移与煤自燃规律研究与实践

针对煤矿抽放采空区瓦斯和减少漏风防止采空区煤氧化自燃的矛盾,研究了开采过程中采空区瓦斯运移及遗煤氧化自燃规律。采用全面布点的方法测量工作面采空区气体成分和浓度,分析得出瓦斯运移规律和"三带冶情况;根据所得数据和分析结果,建立模型并应用FLUENT对采空区瓦斯分布状态和漏风情况进行数值模拟,得到渐变供风量下的可能自燃带范围和瓦斯涌出的变化规律,并据此得到同时满足防止瓦斯浓度超限和煤自燃要求的安全风量。     

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。     

王家岭煤矿12309工作面顶煤破碎特征及运移规律研究

为掌握12309工作面顶煤破碎特征及运移规律,采用理论分析+现场观测分析进行顶煤破碎特征的分析,根据顶煤破坏规律分析得出顶煤受力特征,基于现场测试得出顶煤破碎块度及冒落特征;通过数值模拟进行顶煤运移规律的分析,并在工作面回采期间进行顶煤活动规律的监测。结果表明,顶煤冒落块度基本在40 cm×30 cm×30 cm内,顶煤一般在支架顶梁后方及时垮落;顶煤放出7次后即进入稳定周期,顶煤的运移主要出现在超前工作面10～30 m内,工作面走向上顶煤运移可划分为4个区域。     

受上下错位工作面采动影响的瓦斯抽排巷变形时空规律模拟研究

为更直观地揭示一巷多用巷道受上下错位工作面开采影响而产生变形的时空规律,采用数值模拟和跟踪测试分析的方法,对17181（1）瓦斯集中抽排巷在巷道掘进期间,与其上下间距30~35 m,水平错位32~52 m的斜下方17181（1）工作面和斜上方17111（3）工作面回采期间3个时间段,进行了数值模拟研究和现场测试分析,对此类工程条件下巷道围岩在时间和空间的变形规律进行了系统总结,明确指出下错位工作面回采过程中覆岩内的应力集中与发散传递形成了应力拱,抽排巷周边应力分布及围岩变形均呈现出非对称性的特征;下错位工作面推进约1倍工作面宽度距离时,抽排巷围岩位移才基本稳定,是上部巷道维护的最佳时机;上错位工作面回采对瓦斯抽排巷的超前影响距离为100~200 m,滞后影响距离为170~200 m,抽排巷有整体下沉趋势。下错位工作面回采对抽排巷影响更为明显。     

采动裂隙场瓦斯运移规律分析

为了研究采动裂隙场瓦斯运移规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了采动裂隙场中瓦斯涌出规律以及采动裂隙场中瓦斯运移数学模型,然后建立了“U型+走向高抽巷”通风模型,采用COMSOL软件数值模拟了“U型+走向高抽巷”通风下采空区纵向剖面、水平剖面瓦斯浓度分布以及采场瓦斯三维空间分布。研究得出,通过“U型+走向高抽巷”的布置,瓦斯抽采效果良好,为瓦斯抽采提供了借鉴。     

U型综放工作面风流流动及瓦斯运移规律研究

针对五阳煤矿7802工作面综放开采过程中存在的瓦斯超限问题,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,对工作面风流流场及瓦斯分布进行深入研究,揭示了U型综放工作面风流的流动规律和瓦斯运移规律,同时找出了工作面回风上隅角瓦斯积聚的主要原因,并针对该主因提出了相应的防治措施。     

综采工作面缩面前后采空区瓦斯分布规律对比分析

通过对22006工作面采空区瓦斯分布进行研究,可以掌握采空区内瓦斯分布规律,为采空区瓦斯治理提供合理的措施与措施施工参数。数值模拟分析结果表明:回风隅角瓦斯浓度数值模拟结果最高为0.065%,与实测工作面回风隅角瓦斯浓度0.063%相吻合,验证了数值模拟的可靠性;缩面前工作面向采空区的漏风量比缩面后工作面向采空区漏风量大;缩面后采空区瓦斯浓度高于缩面前采空区瓦斯浓度;缩面前回风隅角瓦斯浓度高于缩面后回风隅角瓦斯浓度,并且缩面后回风隅角瓦斯浓度最高为0.06%,远低于国家安全规程规定的1%上限。     

综掘工作面通风除尘系统的数值模拟及应用

为了优化综掘工作面的通风除尘方案,以三元煤矿2305掘进工作面为背景,通过应用气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型和几何模型,利用数值模拟软件,对无除尘设施和有除尘措施下空间粉尘浓度的分布进行数值模拟,得出2种工况下的风流场的分布情况以及粉尘在该风流场作用下的空间分布和运移情况,并指出抽风除尘装置的吸尘罩应放置在掘进机摇臂右侧位置,为相似矿井综掘工作面粉尘治理提供了依据。     

综采工作面上覆岩层运移破坏规律研究

根据火烧铺矿2632综采工作面概况,首先理论分析了该工作面来压步距,并采用UDEC^2D数值模拟软件对2632综采工作面上覆岩层运移破坏规律进行了研究,主要研究了2632综采工作面塑性区分布、工作面超前支承压力分布规律以及不同基载比条件下基本顶破坏特征分析。研究为综采工作面支护设计提供了理论基础。     

回采工作面空调降温效果的数值分析

针对唐口煤矿1302采掘工作面的高温热害问题,结合理论分析和现场实测,对工作面气流温度场的分布规律进行了数值模拟,得出工作面的气流温度随送风温度的变化规律,并对采用冰冷空调系统后的降温效果进行分析,结果表明采用空调降温后,采煤工作面的温度平均降低4~6℃。     

赤孟博，边小涛

瓦斯事故严重影响了煤矿的安全生产,瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故重要的手段。为了对钻孔抽放煤层瓦斯运移规律进行深入研究,采用理论分析和Fluent数值模拟相结合的方法,在理论上研究了煤层瓦斯运移基本规律,主要研究了瓦斯在煤层中的运动方程、瓦斯的流动类型以及瓦斯流动的数学模型,然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了瓦斯抽钻孔在不同抽放负压、不同抽放时间下的煤层压力分布变化情况。研究为瓦斯抽放钻孔合理参数设计提供理论基础。