3车道瓦斯隧道通风流场及瓦斯运移规律研究

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及附近区域的通风流场特征和瓦斯运移规律,并结合现场监测数据进行验证。研究结果表明:1)流场在通风20 min后基本稳定,上台阶和仰拱段会形成涡流阻碍瓦斯的运移、扩散和稀释,在风筒非对称布设情况下,掌子面风筒对侧的墙角处出现瓦斯积聚现象;2)隧道内通风降气效果的敏感性影响因素排序为双风筒及布设形式>风筒出风口距掌子面距离>台阶长度,建议优先采用双风筒同侧布设送风,其次调整风筒出风口距掌子面距离为20~25 m和台阶长度为15~20 m;3)采用双风筒同侧布设通风时,掌子面及附近区域风速提高、瓦斯体积分数大幅降低,且施工现场开展的送风试验与数值计算结果吻合度高,验证了双风筒同侧送风的可靠性。

综放工作面采空区瓦斯运移规律及钻孔布置优化

高瓦斯厚煤层综放工作面开采时,从煤体解吸的瓦斯通过运移容易在采空区及上隅角积聚,造成瓦斯超限,对工作面产生安全隐患,因此,如何处理采空区瓦斯超限是一个亟待解决的问题。以主焦煤矿地质条件作为背景,系统地分析了主焦煤矿的瓦斯运移规律,瓦斯的释放、运移和矿山压力的显现呈周期性起伏,且发生时间略滞后于来压时间。通过FLUENT软件模拟了高位钻孔与煤层走向夹角为30°时,探究采空区不同深度高位钻孔抽采管道的抽采效果。当抽采管道深度为60 m时,高位钻孔终端与煤层垂直距离为30 m,工作面后方120 m以内瓦斯质量浓度低于0.15%,瓦斯抽采范围最广,抽采效果最佳。

艾维尔沟矿区碎软难解吸煤层瓦斯运移规律

为了掌握艾维尔沟矿区主采煤层的瓦斯运移规律、指导瓦斯抽采工作,实测了煤层多元物性参数、建立了含瓦斯煤体多场耦合模型,通过数值模拟分析了瓦斯运移特性。结果表明:矿区主采的4号、5号和6号煤层存在煤层碎软、瓦斯含量高、透气性差等不利因素,抽采难度大。随着抽采时间增加,钻孔周围基质瓦斯压力和裂隙瓦斯压力均按照一元二次函数关系规律性减小。基质瓦斯压力与裂隙瓦斯压力在抽采初期降低速度基本一致,但随抽采时间增加,裂隙瓦斯压力下降速度明显快于基质瓦斯压力,二者之间的压力差也越来越大。5号煤层裂隙瓦斯压力和基质瓦斯压力的降低速度、裂隙中渗流速度及基质中瓦斯解吸扩散速度较4号和6号煤层慢。为提高矿区抽采效果,应采取强化瓦斯抽采措施改善煤层透气性等物理性质,以提高煤层裂隙瓦斯渗流速度,促进基质瓦斯解吸扩散,5号煤层应采取相对更加有效的增透措施。

Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究

西铭矿为解决Y型通风方式下上隅角及采空区瓦斯超限的问题,本文以西铭矿48712工作面为工程背景,采用数值模拟对Y型通风模式下瓦斯浓度分布情况进行分析,发现随着采空区深度的不断增大,瓦斯浓度同时呈现逐步增大的趋势,且在工作面上隅角及靠近上隅角的位置瓦斯浓度超过1%,需要对其进行一定的治理,提出抽采钻孔系统对超限瓦斯进行治理,通过治理技术的应用,使得仰角钻孔抽采的采空区、上隅角、工作面、回风巷等的最大瓦斯浓度能够有效控制在0.8%以内,保证矿井安全生产。

综放开采采空区瓦斯运移规律的模拟试验研究

基于模型试验的相似理论,根据综合机械化放顶煤采空区的特点建造了三维模型。在U型和E型两种通风方式下,对比研究了综放开采采空区流场及瓦斯运移特性,得出了具有指导意义的综放开采采空区的瓦斯运移规律和合理的采空区瓦斯排放方案。

下保护层开采保护效果与瓦斯运移规律

为研究中远距离下保护层回采后的保护效果和瓦斯运移规律,运用达西定律和Brinkman方程建立了回采工作面、采空区与被保护层的二维模型,结合郭庄矿与寺河2#井的实际地质条件,运用COMSOL多物理场数值模拟软件对其进行了数值模拟研究;对郭庄矿和寺河2#井的试验工作面进行了现场试验.数值模拟结果表明:保护层开采过后对被保护层具有卸压作用;同时得到了保护层、采空区与被保护层的瓦斯运移规律.现场结果表明:中远距离下保护层开采过后,瓦斯压力降低了0.5 MPa;瓦斯含量降低了5.25 m3/t;透气性系数增加到了原来的600多倍.

矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律实验研究

利用相似原理,结合多孔介质渗流达西定律,导出模拟矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律的相似准则数。以樟村矿2306工作面采空区为原型,建立综放工作面采空区相似模型,对不同风速条件下U、U＋L及U＋I型通风工作面采空区的气流流动、瓦斯运移及上隅角瓦斯浓度变化进行了实验研究。研究结果表明：通风方式决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的空间变化规律；风速决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的波动程度和影响范围；上隅角瓦斯浓度变化受工作面通风方式及风速影响,U＋I型通风方式最有利于降低上隅角瓦斯浓度,工作面风速过低易出现瓦斯积聚,风速过高则瓦斯浓度波动明显,风速在1．5～2．5 m/s时上隅角瓦斯浓度控制效果较好。

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟

基于异重流原理，从紊流状态下的守恒原理出发,导出描述回采工作面风流中瓦斯紊流运移的微分方程，并采用SIMPLE方法求解。通过数值模拟，得到工作面采煤机割煤时瓦斯浓度分布结果。采煤机附近高浓度区瓦斯浓度随风速增加呈幂指数降低，随瓦斯涌出量增加而线性增加。

近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律研究

为研究近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律,采用COMSOL数值模拟和现场实测方法,研究了保护层开采后上覆岩层垂直应力的变化规律、被保护层瓦斯压力分布规律、透气性系数变化规律和卸压范围。

综放面覆岩移动与裂隙带瓦斯运移规律及瓦斯抽采工程实践

基于芦岭煤矿的地质条件,通过建立综放工作面开采的岩层力学模型,运用RFPA、UDEC计算软件,对上覆岩层移动规律进行数值模拟计算;结合岩层移动特征,研究了综放工作面覆岩高位裂隙瓦斯运移规律和机理,由此确定出瓦斯运移的关键层位,找出适合煤与瓦斯共采的基本条件。

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟研究

针对赵官煤矿1705工作面上下平巷的地质条件和通风方式,利用FLUENT软件对该工作面上下平巷瓦斯的运移分布规律进行模拟研究,对比了该工作面煤巷瓦斯实测结果与模拟结果,为计算机模拟瓦斯运动分布规律提供了参考。

双U形通风系统采空区瓦斯运移规律研究

应用FLUENT软件对综采工作面双U形通风方式采空区瓦斯运移规律进行数值模拟,得出采空区走向方向、垂直方向和倾斜方向瓦斯浓度分布规律;进而发现采空区内高浓度瓦斯富集带,瓦斯浓度最高可达85%左右,为瓦斯抽采合理位置的确定提供了理论依据。

非等温条件下煤层瓦斯运移规律的研究

根据流固耦合作用的基本理论，依据不同温度下，瓦斯的吸附解吸规律，提出了非等温条件下瓦斯运移的数学模型，给出了用有限元求其数值解的方法及程序。在此基础上，对受温度场影响下煤岩体应力情况进行了数值计算分析，为进行煤层气开采和预防、预测煤和瓦斯突出，合理进行瓦斯抽放等提供了理论基础和科学依据。

采场瓦斯运移规律与防治技术研究

根据采场瓦斯运移规律分析了采场瓦斯超限的基本原因，论述了采场瓦斯治理的技术途径，并给出了科研实践中行之有效的防治方法。

采动裂隙带瓦斯运移规律分析

采场覆岩裂隙和瓦斯运移规律是我国高瓦斯矿井瓦斯治理的重要研究对象,分析了多孔介质性质与工作面瓦斯涌出来源,得出采动裂隙带具备多孔介质的性质,为瓦斯的运移和流动提供理论基础;工作面瓦斯主要由采空区瓦斯涌出以及煤壁与落煤的瓦斯涌出组成。然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了采动裂隙带瓦斯运移规律,得出大量的瓦斯积聚回风侧,该位置也是瓦斯抽采的理想位置;随着采空区逐渐被压实,在四周位置,形成了一个动态的裂隙圈"O"型圈,卸压瓦斯也积聚在"O"型圈位置。研究为类似条件下瓦斯抽采提供了借鉴。

M形通风方式下采场瓦斯运移规律研究

对影响采空区漏风及上隅角瓦斯积聚的因素进行分析研究的基础上,结合24307工作面的基本情况,建立了M形通风三维仿真模型,并研究了不同配风情况下的采空区瓦斯流动规律,结果表明当主副进风顺槽风量比近似为5∶2时,可有效缓解上隅角瓦斯积聚。

顶煤移动形态及其瓦斯运移规律研究

本文在通过相似模拟实验和现场测试基础上 ,分析了综放开采顶煤变形移动特征、顶煤裂隙分布形态及顶煤瓦斯运移规律。

某矿采动裂隙“O”型圈中瓦斯运移规律分析及抽放设计

根据某矿2315工作面实际情况构建了Fluent数值模型,对该工作面沿走向和倾向的瓦斯浓度分布进行了数值模拟分析,得出了采动裂隙"O"形圈内瓦斯运移规律。根据瓦斯浓度分布规律对工作面瓦斯抽放钻孔参数(钻场有效高度、钻孔有效长度以及钻孔与回风巷的水平距离)进行了设计,取得了理想的瓦斯抽放效果,对于类似矿山瓦斯灾害治理有一定的参考价值。