风速对工作面瓦斯稀释影响规律的数值模拟

以张矿集团宣东二矿33208工作面为工程背景,运用数值模拟软件Fluent研究了工作面风速对瓦斯稀释的影响。研究结果表明:风速固定时,风流对工作面各处瓦斯稀释作用不同,其规律是在垂直工作面推进方向上靠近煤壁处呈波浪形,其他部分规律为较缓慢减小趋势,仅在局部出现较小变化;风速对工作面空间混合气体密度分布的影响表现在自工作面煤壁至采空区距离上呈"反J"字型,且对靠近工作面煤壁处影响较大;在垂直工作面推进方向上呈"J"字型,且对回风巷附近气体密度影响较大;在瓦斯涌出量一定的情况下,随着风速的增加,上隅角的范围呈减小趋势,且其内混合气体密度越小。

不同风速和高温点下采空区瓦斯分布规律研究

为了研究不同风速和采空区不同位置存在高温点时的瓦斯运移规律,采用了自建的采空区模拟实验台,分别对工作面风速为0.2、0.6、1.0 m/s以及采空区进、回风侧有、无煤自燃时的瓦斯运移规律进行研究。得出:随着工作面风速的增加,采空区各测点的瓦斯浓度均有所降低,采空区中的瓦斯爆炸危险区域面积也逐渐变小;采空区进、回风侧高温点附近区域瓦斯浓度均明显增加,瓦斯爆炸危险区域比常温时也有所增加且增加幅度与竖直方向的高度呈反比关系。

移动坐标下采空区流场及遗煤瓦斯浓度场分布

为揭示"U"型通风方式下采空区流场及遗煤瓦斯体积浓度场分布规律,采用数值模拟与现场实测对比验证的方法进行研究,利用UDF接口将工作面推进过程添加到CFD计算模型中,建立基于移动坐标下的采空区遗煤瓦斯渗流计算模型,将数值模拟结果与平顶山煤业(集团)公司十矿"U"型通风下20130综采工作面瓦斯涌出实测结果进行对比分析.研究结果表明:工作面推进速度越快、工作面进风巷风速越小,采空区瓦斯体积浓度和回风巷瓦斯体积浓度越高,数值模拟结果与现场实测结果相一致,验证了数值模拟结果能够真实反映实际现场情况.