U型通风工作面采空区漏风影响因素研究

摘要

漏风是导致采空区遗煤自燃的主要原因之一，同时也对采空区内瓦斯涌出具有重要影响，因此研究工作面采空区漏风意义重大。论文主要研究工作面不同通风和瓦斯抽采条件对采空区漏风的影响，分析各个因素对工作面采空区漏风的影响，并根据分析结果制定相应的对策。
　　基于“O”型圈冒落压实和非线性渗流理论，建立了采空区内流场数学模型;采用专业的流体力学模拟软件fluent对刘庄矿151305工作面采空区漏风流场进行了数值模拟，结合刘庄矿该工作面实际开采条件，反演得到采空区渗透率分布模型，并对工作面采空区漏风流场和渗透率分布进行分析。结果表明:该工作面采空区流场分布符合“O”型圈特征，漏风范围在工作面倾向0～160m，其中0～20m范围内漏风最为严重;采空区渗透率下降最快区域在距开切眼煤壁走向0～15m和距进、回风侧煤壁倾向0～15m范围内，工作面后方走向0～70m范围次之，其他区域渗透率基本不变;工作面自然危险区域为采空区进风侧走向25～95m和回风侧走向15～120m。
　　在工作面采空区漏风现状模拟的基础上，分别模拟分析了高抽巷瓦斯抽采、工作面供风量及工作面风阻对采空区漏风的影响。根据模拟结果，拟合得到采空区漏风量与高抽巷瓦斯抽采量、工作面供风量及工作面风阻之间分别为指数、三次函数和一次函数关系。通过分析得出，高抽巷瓦斯抽采量和工作面供风量分别存在对采空区漏风量影响的临界值，并分析得到该工作面临界值的大小。若高抽巷瓦斯抽采量和工作面供风量小于其临界值，则对采空区漏风影响最大的是工作面风阻，其次是工作面供风量，最小是高抽巷抽采量;若高抽巷瓦斯抽采量和工作面供风量大于其临界值，则对采空区漏风影响最大的是工作面供风量，其次是高抽巷瓦斯抽采量，最小是工作面风阻。另外，对工作面采空区漏风范围也进行了考察，结果表明，高抽巷瓦斯抽采量、工作面风量和风阻对工作面漏风范围有一定影响，其值越大，漏风范围也越大，其中高抽巷瓦斯抽采量最为明显。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 课题研究目的

1．3 国内外的研究现状

1．3．1 利用示踪技术对采空区漏风进行研究

1．3．2 采空区漏风相似实验研究

1．3．3 漏风流场判定自燃危险的研究

1．3．4 高抽巷瓦斯抽采影响采空区漏风的研究

1．3．5 漏风流场数值模拟研究

1．4 研究内容

1．5 技术路线

1．6 研究方法

1．7 研究步骤

2 漏风流场数学模型

2．1 流场控制基本方程

2．2 采空区漏风阻力系数模型

2．3 采空区漏风压差模型

2．4 湍流模型

3 刘庄矿151305工作面漏风现状模拟与分析

3．1 矿井及工作面概况

3．2 模拟软件简介

3．2．1 Fluent简介

3．2．2 Gambit简介

3．2．3 Tecplot简介

3．3 151305工作面现场实际测定

3．3．1 测定仪器简介

3．3．2 测定结果

3．4 物理模型

3．5 基本假设

3．6 模型边界条件

3．7 刘庄矿151305工作面采空区不同平均颗粒粒径模拟

3．7．1 模拟方案

3．7．2 模拟结果及分析

3．8 网格独立性研究

3．9 工作面采空区渗透率分布

3．10 工作面采空区漏风流场分析及自燃三带分布

3．10．1 漏风流场分析

3．10．2 自燃三带分布

3．11 本章小结

4 通风和瓦斯抽采条件对采空区漏风影响的数值模拟

4．1 高抽巷瓦斯抽采量对工作面采空区漏风影响的模拟研究

4．1．1 模拟方案

4．1．2 模拟结果及分析

4．1．3 采空区漏风的理论分析

4．2 工作面供风量对工作面采空区漏风影响的模拟研究

4．2．1 模拟方案

4．2．2 模拟结果及分析

4．3 工作面风阻对工作面采空区漏风影响的模拟研究

4．3．1 模拟方案

4．3．2 模拟结果及分析

4．4 本章小结

5 防止工作面采空区漏风方法

5．1 均压通风防漏风

5．1．1 风窗调压

5．1．2 风机调压

5．1．3 均压防漏原则

5．2 调整风阻

5．3 其他措施

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果