U+L两进一回通风方式风量配比研究

摘要

本文在对寺家庄矿15108工作面基本状况深入分析的基础上，根据“U+L”两进一回通风方式的原理，建立了流体力学模型。应用计算流体力学模拟技术，探究在“U+L”两进一回通风方式采空区漏风流场的规律。对比分析了不同比值的主副进风量对采空区流场及瓦斯运移特征的影响。研究表明“U+L”两进一回通风方式下，当主副进风量配比为3∶1时，能够明显地减少采空区向上隅角的集中漏风，从而可以有效地缓解上隅角和回风巷的有害气体积聚的现象。这一研究为有害气体治理和风量分配的优化提供理论依据，本文涉及的研究工作主要内容是围绕以下方面进行。对研究对象寺家庄矿15108工作面进行现场实测及相关资料的收集。分析研究15108工作面的地质状况，依据岩石力学相关理论对采空区进行划分，将采空区划分为“横三区、竖三带”并确定出每个区域和界面的孔隙率与渗透率。通过对实测数据及相关资料的分析计算出工作面及采空区各区域的瓦斯涌出量，巷道进口风速与出口压力等相关参数。依据工作面的基本参数及分析结果对工作面及采空区进行必要的简化，建立完整的数学模型。应用计算流体力学模拟软件对采空区的漏风规律进行研究，分析不同通风条件下漏风流场的异同，抽象总结出影响漏风流场的普遍规律。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 国内外研究状况

1．3．1 工作面通风系统的研究现状

1．3．2 采空区漏风规律的研究现状

1．3．3 CFD技术及其在采场流场数值计算中的应用现状

1．4 本文研究的主要内容及方法

第二章 FLUENT软件基本介绍

2．1 解算守恒控制方程

2．1．1 质量守恒定律

2．1．2 动量守恒定律

2．1．3 能量守恒定律

2．2 湍流模型

2．3 FLUENT提供的边界条件

2．4 FLUENT研究问题的基本过程

第三章 采空区形成理论及其特性

3．1 采空区形成的相关假说

3．1．1 压力拱假说

3．1．2 悬臂梁假说

3．1．3 铰接岩块假说

3．1．4 预成裂隙假说

3．2 采空区的划分

3．3 采空区特性

3．3．1 孔隙率

3．3．2 渗透率

3．3．3 比表面积

第四章 寺家庄矿15108工作面的UDEC数值模拟研究

4．1 UDEC软件的基本介绍

4．2 UDEC数值模型的建立

4．3 数值模拟假设

4．4 数值模型计算参数

4．5 模型边界条件设定

4．6 模型的建立

4．7 模型计算结果分析

第五章 采空区及工作面瓦斯源相分析

5．1 工作面及采空区瓦斯源相分析

5．1．1 本煤层瓦斯涌出量

5．1．2 邻近层瓦斯涌出量

5．1．3 回采工作面及其附近巷道瓦斯涌出

5．2 寺家庄矿15108工作面概况

5．3 工作面及采空区瓦斯源相的确定

5．3．1 工作面瓦斯涌出总量

5．3．2 工作面及采空区瓦斯涌出量

第六章 “U+L”两进一回通风方式数值模拟及结果分析

6．1 工作面及采空区模型的建立

6．2 FLUNT常用湍流模型特点

6．3 采空区中的气体成分

6．4 采空区各区域的孔隙率

6．5 采空区各区域的瓦斯源相

6．6 对采空区各分区的粘性阻力系数

6．7 边界条件的选择

6．8 不同风量配比情况下的采空区漏风流场

6．9 结论及分析

第七章 结论与展望

1、主要的研究工作及结论

2、不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文