沿空留巷Y型通风工作面瓦斯运移规律及其应用

摘要

本文详细论述了综采工作面Y型通风方式的特点，并以黑龙江双鸭山矿务局集贤煤矿西二采区一片综采工作面为研究对象，模拟了Y型通风方式下综采工作面的采空区流场和瓦斯浓度场的分布，并对采场覆岩“三带”高度进行了理论计算和数值模拟研究，得出了Y型通风方式下综采工作面的瓦斯治理模式。
　　本文首先总结了工作面的几种主要通风方式，采空区瓦斯流动相关理论和规律，瓦斯治理技术研究及应用的现状，以及工作面Y型通风方式下采空区的瓦斯渗流规律。研究了多孔介质理论和采空区渗流理论，建立了采空区瓦斯运移的数学模型及其通用形式和数值解法。其次，预测了西二采区一片综采工作面的瓦斯涌出量，编写了自定义函数（UDF），利用流场模拟软件FLUENT对Y型通风方式下综采工作面采空区瓦斯流场及浓度场分布进行了数值模拟，并对数值模拟结果进行了全面的分析、研究，获得了Y型通风方式下综采工作面采空区瓦斯流动及浓度分布规律。通过理论计算和UDEC数值模拟软件对采场覆岩“三带”高度进行了研究，得出了工作面冒落带和裂隙带的高度，为采空区瓦斯治理提供了可靠的理论依据。最后，考察了工作面瓦斯涌出的影响因素，提出了本煤层预抽+工作面Y型通风+顶板高位钻孔抽采的工作面综合瓦斯治理模式，有效的抽采了采空区瓦斯，解决了工作面瓦斯超限问题，保证了工作面的安全回采。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、研究方法和技术路线

2 采空区瓦斯运移数学模型

2.1 采空区内多孔介质模型

2.2 采空区瓦斯运移数学模型

2.3 采空区瓦斯运移模型的数值解法

2.4 本章小结

3 采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

3.1 工作面瓦斯涌出量计算

3.2 Y型通风采空区数值模型的建立

3.3 模拟结果分析

3.4 本章小结

4 顶板高位钻孔抽采瓦斯合理参数研究

4.1 顶板高位钻孔抽采瓦斯原理

4.2 采场覆岩―三带‖高度的理论分析

4.3 采场覆岩“三带”高度的数值模拟分析

4.4 本章小结

5Y型通风工作面瓦斯治理技术

5.1 工作面瓦斯抽采系统布置

5.2 工作面瓦斯涌出影响因素分析

5.3 抽采效果考察

5.4 本章小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录