王庄矿9101工作面高抽巷瓦斯抽采技术研究

发布时间：2017-09-09 00:15

  本文关键词：王庄矿9101工作面高抽巷瓦斯抽采技术研究

  更多相关文章： 高抽巷 抽采位置 采空区漏风 采空区瓦斯分布 抽采效果

【摘要】：随着矿井开采强度的增大和开采深度的增加,在工作面回采过程中,瓦斯涌出量急剧增大,经常造成工作面回风巷和上隅角瓦斯浓度超限,而高抽巷抽采采空区瓦斯能有效降低采空区瓦斯浓度,控制工作面回风巷和上隅角瓦斯浓度超限。因此,确定高抽巷最佳抽采位置,研究高抽巷在最佳抽采位置下的采空区瓦斯分布规律,并分析抽采负压对采空区漏风、采空区瓦斯分布和高抽巷抽采瓦斯效果的影响,对采煤工作面的瓦斯治理和采空区防灭火工作具有重要的指导意义。本文依据计算流体力学的基本理论,结合9101工作面采空区煤岩冒落情况下的孔隙率分布,应用Fluent软件模拟分析了高抽巷在不同位置下的瓦斯抽采混量、抽采纯量、抽采浓度和上隅角瓦斯浓度。结合理论分析和高抽巷在不同位置下的瓦斯抽采纯量、浓度、上隅角瓦斯浓度变化规律,确定了9101工作面高抽巷的最佳抽采位置:距采空区底板的垂直距离为39m,距回风巷的水平距离为30m。另外,高抽巷抽采对采空区前部回风侧瓦斯分布产生了较大影响。在高抽巷最佳抽采位置的基础上,模拟分析了抽采负压对采空区漏风、采空区瓦斯分布以及抽采效果的影响。结果表明:在高抽巷抽采负压的影响下,沿工作面长度方向大部分范围内漏风风流由工作面流向采空区。随着高抽巷抽采负压的增加,漏风风流由工作面流向采空区的范围变化不明显,但漏入采空区内的风流速度和风量越来越大,采空区前部回风侧范围内风流速度增加明显。采空区前部回风侧瓦斯浓度明显逐渐减小,采空区内距离高抽巷越近的区域,瓦斯浓度变化越明显。高抽巷抽采混量和抽采瓦斯纯量逐渐增加,抽采瓦斯浓度和上隅角瓦斯浓度逐渐减小,但上隅角瓦斯浓度减小趋势不是很明显。
【关键词】：高抽巷 抽采位置 采空区漏风 采空区瓦斯分布 抽采效果
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国内外采空区流场研究现状11-13
• 1.2.2 国内外瓦斯抽采技术研究现状13-16
• 1.3 本文的研究内容、研究方法和研究意义16-18
• 1.3.1 本文研究内容16
• 1.3.2 本文研究方法16-17
• 1.3.3 本文研究意义17-18
• 2 采空区流场数值模拟理论基础18-28
• 2.1 采空区多孔介质理论18-20
• 2.1.1 多孔介质的定义18
• 2.1.2 多孔介质的特征18-20
• 2.2 CFD基础理论20-26
• 2.2.1 控制方程的建立20-22
• 2.2.2 工作面湍流控制方法的选择22-23
• 2.2.3 初始条件和边界条件的确定23
• 2.2.4 计算网格的划分23-24
• 2.2.5 离散方程的建立24-25
• 2.2.6 离散方程的求解25
• 2.2.7 判断求解结果的正确性25-26
• 2.3 Fluent软件介绍26-27
• 2.3.1 Fluent软件的基本程序结构26
• 2.3.2 Fluent软件的求解过程26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 高抽巷最佳抽采位置确定及采空区瓦斯分布规律研究28-48
• 3.1 9101工作面概况28-29
• 3.2 9101工作面回采期间采空区瓦斯涌出量预测29-31
• 3.3 9101工作面上覆岩层“竖三带”高度及渗透率分布的确定31-33
• 3.3.1 9101工作面上覆岩层冒落带和裂隙带高度的确定31-32
• 3.3.2 9101工作面采空区渗透率分布的确定32-33
• 3.4 9101工作面物理模型及边界条件的确定33-36
• 3.4.1 采空区模拟的假设条件33
• 3.4.2 9101工作面物理模型的建立33-36
• 3.4.3 9101工作面边界条件的设定36
• 3.5 9101工作面高抽巷最佳抽采位置的确定36-44
• 3.5.1 高抽巷距离采空区底板的最佳垂直距离确定36-41
• 3.5.2 高抽巷距离回风巷的最佳水平距离确定41-44
• 3.6 高抽巷在最佳位置抽采时采空区瓦斯分布规律44-47
• 3.6.1 采空区走向方向上瓦斯分布规律44-46
• 3.6.2 采空区高度方向上瓦斯分布规律46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 4 抽采负压对采空区漏风、瓦斯分布及抽采效果的影响48-61
• 4.1 工作面采空区物理模型及边界条件的确定48
• 4.2 抽采负压对采空区漏风的影响48-51
• 4.3 抽采负压对采空区瓦斯分布的影响51-58
• 4.4 抽采负压对高抽巷瓦斯抽采效果的影响58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 作者简历67-68
• 学位论文数据集68

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