Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究

摘要

以潘一矿东区1252(1)Y型通风工作面为原型，采用相似模拟试验研究了采空区孔隙率、“三带”范围，结合瓦斯涌出量统计预测结果，模拟分析了采空区瓦斯流场，以此提出高瓦斯工作面瓦斯治理措施。
　　结果表明:未抽采时，采空区深部瓦斯浓度达90％以上，沿空巷距工作面60m左右瓦斯浓度已达1％，距工作面200m时瓦斯浓度接近14％;不同抽采方式不同布置参数抽采时，采空区及沿空巷瓦斯浓度都有不同程度的降低;切眼埋管+采空区埋管(间距20m～30m)+高位钻孔+高抽巷抽采瓦斯效果相对较好，使采空区深部瓦斯浓度降至15％，沿空巷瓦斯浓度降至0.5％～0.8％，因此，可将这种抽采方式作为Y型通风工作面综合瓦斯治理措施。
　　瓦斯治理试验表明:尾巷埋管+采空区埋管+高位钻孔+高抽巷+地面钻井抽采下，工作面瓦斯抽采量达到97m3/min，抽采率达到88％;高抽巷结合穿层钻孔抽采瓦斯量最大，地面钻井在高抽巷抽采能力不足时起到了较好的弥补作用，高位钻孔在工作面开采初期起到了重要作用。因此，本煤层和上邻近层瓦斯涌出量较大时，可在两层之间合适位置布置抽采巷道和穿层钻孔，对于其在切眼和收作线位置抽采能力的不足，可用地面钻井或风巷（尾巷）穿层钻孔来弥补。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 采空区瓦斯抽采现状

1．2．2 采空区瓦斯流动理论及规律研究现状

1．2．3 Y型通风采空区瓦斯数值模拟研究现状

1．3 研究内容及思路

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究思路

2 采空区裂隙分布特性及基础参数研究

2．1 采空区裂隙分布

2．1．1 相似模拟试验模型

2．1．2 相似模拟试验结果分析

2．2 采空区孔隙率及漏风风阻分布

2．2．1 采空区孔隙率分布

2．2．2 漏风风阻分布

2．3 本章小结

3 工作面瓦斯来源及其流动条件测试

3．1 工作面瓦斯来源及涌出量分析

3．1．1 工作面瓦斯来源

3．1．2 工作面瓦斯涌出量

3．2 采动裂隙区气体流动条件测试

3．2．1 工作面二维平面测试

3．2．2 工作面三维空间测试

3．2．3 采空区沿空留巷充填墙漏风测试

3．2．4 Y型通风工作面能位分布测试

3．3 本章小结

4 Y型通风工作面采空区流场数值模拟

4．1 模拟工作面概况及相关基本假设

4．1．1 1252(1)工作面概况

4．1．2 采空区模拟基本假设

4．2 采空区渗流控制方程

4．3 Y型通风采空区流场模拟

4．3．1 模拟方案

4．3．2 基本模型及模拟参数设置

4．3．3 无抽采条件下流场模拟

4．3．4 切眼埋管瓦斯流场模拟

4．3．5 切眼埋管+采空区埋管瓦斯流场模拟

4．3．6 切眼埋管+采空区埋管+高位钻孔+高抽巷瓦斯场模拟

4．3．7 工作面主副进风巷风量配比模拟研究

4．4 本章小结

5 Y型通风工作面瓦斯治理现场试验

5．1 沿空巷及尾巷埋管抽采

5．1．1 布置参数

5．1．2 抽采效果

5．2 高位钻孔

5．2．1 钻孔布置参数

5．2．2 抽采效果

5．3 高抽巷抽采

5．3．1 布置参数

5．3．2 抽采效果

5．4 地面钻井抽采

5．4．1 布置参数

5．4．2 抽采效果

5．5 本章小结

6 结论与展望

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