综放采空区瓦斯流动规律数值模拟研究
特厚煤层综放开采采空区瓦斯运移数值模拟
特厚煤层综放开采采空区瓦斯运移数值模拟
郭世杰;夏彬伟
【期刊名称】《中国科技信息》
【年(卷),期】2016(0)8
【摘要】针对大同矿区特厚煤层综放开采过程中瓦斯异常涌出的问题,本文以大同某矿工作面为研究对象,结合"O"型圈理论分析了采动裂隙场形态,对采空区进行了细致的块状划分并建立了U型+走向高抽巷通风方式的采空区几何模型,运用FLUENT数值模拟软件计算分析了采空区瓦斯分布状态,研究表明采空区大量的泄压瓦斯汇集到回风巷侧裂隙圈后进入高抽巷,对回风巷及上隅角瓦斯起到良好的控制作用,采空区瓦斯在采空区深部300m范围内达到最大,对采空区瓦斯后期治理起到指导作用。
【总页数】4页(P30-33)
【作者】郭世杰;夏彬伟
【作者单位】重庆大学;重庆大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程实测研究 [J], 张震;王传华;王东攀;黄志增;庞立宁
2.提高高韧性特厚煤层综放开采采出率措施 [J], 王怀华;刘全明;刘忠明;王金平
3.易燃厚煤层综采、综放开采采空区自然发火原因分析及对策 [J], 吕子清
4.特厚煤层综放开采采空区侧向矿压特征及应用 [J], 成云海;姜福兴;庞继禄
5.综放开采采空区瓦斯运移规律的模拟试验研究 [J], 秦跃平;朱建芳;陈永权;谭昆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析
两 进 一 回 Ｙ 型 通 风 系 统 可 以 在 采 煤 工 作 面 的 上、 下巷 同 时进 风 ， 而其 中 的副进 风 巷 在采 空 区的部 分 变为 回风 巷 ， 在 巷 旁 充 填 支 护 。这 种 形 式 的工 并 作 面通 风方 式不仅 可 以从 根 本 上解 决 上 隅角 瓦斯 积 聚 问题 ， 且运 煤 、 种管 道 、 而 各 设备 都 在新 风 中 ， 回 在 风巷 中没 有 轨道 、 管路 及 电缆 等 ， 大提 高 了 回风 巷 大
摘
要 ： 对 综放 工作 面开 采 Ｙ型通 风 系统 ， 立 了 Ｙ型 通 风 采 空 区流 场模 拟 的计 算流 体 力 学模 针 建
型。 通过 数值模 拟 ， 系统研 究 了 Ｙ 型通风 采 空 区流 场 和 瓦 斯运 移 规 律 ， 比分 析 了 Ｙ 型 通风 和 ｕ 型 通 对 风 条件 下 的采 空 区流场及 瓦斯运 移特 征 ， 与现场 的实测数 据进 行 了比较。研 究表 明， 并 采用 Ｙ 型通风 方
副进 风巷 风量 分 配合 理 ， 两进 一 回 Ｙ 型通 风 方 式 完
全 可 以解 决 上 隅角 瓦斯浓 度超 限问题 。
将综 放工 作 面采空 区视 为 煤岩 混 合体 组 成 的多
孔介 质 空 间 ， 由于松 散煤 体 孔 隙 的时空 分 布不 均匀 ，
１ 工作面基本情 况
在 １ １０回采 工 作 面 的上 、 端 各 设 １条 进 风 ５２ 下 道， 另在采空 区一侧设 回风道 ， 形成 Ｙ 型通 风 ， 图 １ 如
：
ｇ ＋ １ ｆ 、 １
ｍ ／ ， Ｊ
（ １ ）
采空区瓦斯流动规律CFD数值模拟的误差分析
（ 四川省安全科 学技术研 究院， 四川 成都 ６ ０ １ ） １ ０ ６
要 ］ 以阳泉 三矿 Ｋ８０ ２ ６综放 面 为模 型 ， 用 ＣＦ 数 值模 拟 方 法对 其采 空 区瓦斯流 动及 采 Ｄ 分 布规律 进行 了数值模 拟研 究 。为 了分析 数值 模 拟 结果与 现场 实测 数据 的误 差 ， 建 立 了３ 条考察标准。考察结果表 明， 工作 面瓦斯浓度分布规律与现场实测的是 吻合 的； 回风巷 、 内错尾 巷 、 高抽巷 的 瓦斯 浓度 误 差 分别 为 ６ ５ ． ２ ％， ％、 ９ ％、５ 回风巷 、 ２ 内错 尾巷、 高抽 巷 的风 速 误 差 均 小 于 １ ％； 空 区压 实 区的风 流 流 态 为层 流 ， ０ 采 离层 区风 流 流 态为紊 流 与过 渡流 。 ［ 关键词 ］ 瓦斯流动规律 ； 数值模拟 ； 误差分析 ［ 中图分类号 ］Ｔ １￣ ２ ［ Ｄ７２． 文献标识码 ］Ｂ ［ ５ 文章编号 ］１７ － ４（ １） － ２ － ６２ ９３ ０ １ ３０ ０ ３ ９ ２ ０ ０ ０
所示 。
（） ２ 工作面采用“ ＋ ｕ 尾巷型通风方式 ”高抽 ， 巷抽采采空区和邻近层 瓦斯的条件下各条巷道的 风量及瓦斯浓度值 ， 将数值模拟结果与之对 比， 算 出模拟数值的误差 。 （） ３ 相关 资料表明Ｅ １ ］， － 采空区的离层区内风 ２ 流流态为紊流与过渡流并存 ，压实区内风流流态 为层流。 采空区多孔介质内风流流态用雷诺数 Ｒ ｅ 来 判别 。
量 扩散 。
１ 理论基础
Ｃ Ｄ模拟研究是 为了得到流体流动控 制方 Ｆ 程 的数 值 解 法 ，其 基 础 是 建 立 Ｎ ｖ ｒＳｏｅ 方 ａｉ— ｔｋｓ ｅ 程 ，对质量和动量的守恒方程进行求解 。在研究
Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究的开题报告
Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究的开题报告
一、研究背景及意义
煤矿采矿过程中，由于地质构造、煤体构造、采矿工艺等原因，难免会产生瓦斯，如果不能及时有效地排放，就会产生矿井瓦斯事故。
因此，瓦斯治理对于安全生产至关重要。
而煤矿瓦斯治理的核心是通风系统，通风系统的设计和优化是保障矿井安全的必要条件。
Y型通风采空区是煤矿通风系统中常见的一种形式，研究其瓦斯流场规律，对于提高煤矿通风系统的运行效率和安全性具有重要意义。
二、研究目的
本文旨在通过数值模拟方法研究Y型通风采空区的瓦斯流场规律，探究其影响因素和优化策略，为煤矿通风系统的运行和瓦斯治理提供理论依据和技术支持。
三、研究内容
1.建立Y型通风采空区瓦斯流场数值模型；
2.探究Y型通风采空区瓦斯流场规律，分析其影响因素；
3.优化Y型通风采空区通风系统，提高通风效率和安全性；
4.分析Y型通风采空区瓦斯爆炸危险性，提出瓦斯治理建议。
四、研究方法
本文采用计算流体力学（CFD）数值模拟方法，利用Fluent等软件建立Y型通风采空区瓦斯流场模型，并进行数值计算分析。
根据数值模拟结果，结合现场实验数据和文献资料，分析影响因素和优化策略，提出瓦斯治理建议。
五、预期结果
通过数值模拟研究，预计可以得出以下结论：
1.Y型通风采空区的内部瓦斯流场规律及其影响因素；
2.Y型通风采空区通风系统的优化方案，提高通风效率和安全性；
3.Y型通风采空区中瓦斯爆炸的危险性分析及瓦斯治理建议。
六、研究意义
本研究可为煤矿通风系统的建设和瓦斯治理提供理论基础和实践支持，有助于提高煤矿采空区的安全性和运行效率，对于促进我国煤炭行业的健康可持续发展具有重要意义。
综放工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究
一
采 空 区
落、部分残留的整个过程 中，瓦斯释放途径 主要是 ：① 顶煤
因采动 影响 整体结 构被破 坏 ，其 内部瓦斯 沿裂 隙 自顶煤 壁涌 人
ｔ ±±± ． 。
・Ｉ
采空区，表现为沿流场边界的持续稳定涌出 （ ． ：② 顶煤在 Ｑ） 放煤 时 ，由整体 冒落 为松散 体 的过程 中 ，内部的瓦 斯在 短 时间
２ 综 放 采 空 区 瓦斯 涌 出及 移 动 规律 的数 值 计 算 方 案
２ １ 采空 区流 态与 瓦斯涌 出控制 方程 ． 非均 质 冒落 采空 区流场 ，风 流移 动的稳 定渗 流方 程和流线 方 程为
ｄｖ ｋ ｒｄ １＝０， ｉ（ ｇａ￣）：０ ｉ（ ｇａ Ｐ ｄｖ ￣ ｒｄ ， （） １
内释 放 ．其量 占煤瓦斯 总量 的绝 大部分 ，表 现为边 界放 煤 段处 瞬 间涌 出 （ ；③ 残留 在 采空 区 的 放落 遗 煤 其 瓦斯 继 续 释 Ｑ） 放 ，为随时 间衰减 的涌 出 （ ． 沿 工作 面 单位 长 度 上放 顶煤 Ｑ）
所含瓦 斯 的总量 （ 。 为 Ｑ）
式中， Ｐ为风压，Ｐ ； 为采空区平面渗透系数 ，为位置 函数 ； 为流函数 ； 为反映渗透非均匀特征 ａ
的修 正 函数 ， ＝ｍａ ｛ ｝ ｘ ｋ 对一定 的采空 区速度 场 ，瓦 斯浓 度 变化过 程的微 分方 程为
，
】
ｎ ＝ ａ ｉ（ ｒｄ０ ｄｖ Ｄｇａ ｃ）一ｄｖ ）＋ ， ｉ（
综 放 工 作 面 采 空 区 瓦 斯 涌 出规 律 的 数 值 模 拟 研 究
李 宗 翔
辽 宁工 程技 术 大学 职 业技 术学 院 ，辽 宁 阜新 １３０ ２ ００）
Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究
论 依据 ， 用 流体 力学模 拟软件 Ｆｕ ｎ 对 两进 一 回 Ｙ型 通 风 工作 面采 空 区流 场、 应 ｌｅ ｔ 瓦斯 浓度 场 的分布 进行 了模 拟研 究 ， 到 采 空 区瓦斯 流动及 浓度 分布规 律 为 ： 得 沿走 向向采 空 区深部 瓦斯 浓
度 逐 渐增 大 ， 沿倾 向从 下向上 瓦斯 浓度 逐渐 增 大 ， 空 留巷 的末 端是 能位 的 最低 点 ， 风 向 沿 沿 漏
ｐｒ ｂｅ ｏ ａ ｃ ｕ ｏ ｌｍ ｆｇ ｓａ ｃ ｍｕｌｔｏ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｓ ｌｅ ａ ｉｎ ｉ ｐｐ ｒ ｃ ｍ ｒｃ ｎ ｂ ｏ ｖ ｄ． ｈ Ｋ ｅ ｒ ｓ： —ｔｐ ｅ ｔａｉｎｓ ｓｅ ；ｇ ａ ；ｇ ｓｆ ｌ ｙ ｗｏ ｄ Ｙ ｙ ｅｖ ｎ ｌｔ ｙｔｍ ｉ ｏ ｏ ｌ ａ ｅｄ；ｎ ｍｅ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｉ ｕ ｒ ａ ｓｍｕａｉ ｉｌ ｏ
（ ．Ｈ ｆ ｅｉ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｆ ｏ ｎｕｔ ， ｅｅ Ａ ｈ ｉ ３０ １ Ｃ ｉａ ２ ｕ ｎ ｎＢａｃ ， ｈｎ ｒｈｎｓＢｎ ， １ ｅｅ Ｄ ｓ ｎＲ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ Ｃ ａ Ｉｄ ｓｙ Ｈ ｆ ｎ ｕ ２ ０ ４ ， ｈｎ ； ．Ｈ ｍ ａ ｒ ｈ Ｃ ａＭｅｃａｔ ａｋ ｉ ｇ ｎ ｉ ｒ ｌ ｒ ｉ ｎ ｉ Ｈ ｍｎｎＡ ｈｉ ３ ０ ７ Ｃ ｉａ） ｕ ａ ｎ ｕ ２２ ０ ， ｈｎ
空 留巷 末端 方 向流动 ， 可以解 决上 隅角 瓦斯 积聚 问题 。
关 键词 ： Ｙ型通风 ； 采空区 ； 瓦斯场 ； 数值模拟
中图分 类号 ： Ｄ ５ ． Ｔ ７３ ６
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：６２— ０８ ２１ ）３ ｏ２ 一 ３ １７ １ （００ ０ 一 ｏ９ Ｏ ９
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究煤矿采空区上覆岩层结构和移动规律分析综放工艺在开采高含量瓦斯厚煤层的推广应用中之所以遇到困难，往往是由于综放面上隅角瓦斯易超限，从而被迫断电撤人、中断生产所导致的。
上隅角瓦斯的主要来源一是工作面煤壁释放出的瓦斯，二是采煤工作面新采落下来的煤炭中散发出来的瓦斯，三是从采空区涌出的瓦斯，其中采空区涌出瓦斯是主要的来源。
由于采动影响在采动断裂带形成的破断裂隙和离层裂隙，采动裂隙网络与采空区相连通形成采动断裂带，由于瓦斯的升浮、扩散和渗透作用，在采动断裂带形成瓦斯富集区，这是瓦斯抽采的重点区域。
因此，要研究采空区内瓦斯的渗流规律，有必要先研究采空区岩体的垮落特征，按照采场覆岩横向采动特征，将采空区按照自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区在横向进行划分，弄清各区碎胀系数、空隙率的分布特点；研究采空区上覆岩层采动断裂带的高度、碎胀系数及空隙率等特征，以便较全面地分析和研究采空区内空气—瓦斯混合气体在冒落带和采动断裂带内的渗流规律。
采空区瓦斯流场数学模型研究煤矿采空区内的瓦斯流动情况，建立起瓦斯流场的数学模型，对于认识采空区内瓦斯的真实流动状况以及对于进行数值模拟都有重要的基础意义。
垮落带之上的采动断裂带，在存在破断裂隙和离层裂隙相互贯通的同时，煤岩体内的裂隙还会与综放采场和采空区连通。
研究瓦斯在采动断裂带内的渗流、升浮和扩散原理，可以为解释采动断裂带是瓦斯聚集带，为其内布置钻孔抽采、巷道排放等瓦斯治理技术提供科学依据。
求解方法的选择FLUENT提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。
三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。
分离解和耦合解方法的区别在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，耦合解是同时解。
两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：湍流或辐射）。
隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。
采空区瓦斯运移规律数值模拟
论文题目：采空区瓦斯运移规律数值模拟专业：应用数学硕士生：李书兵（签名）_____________ 指导教师：曹根牛（签名）_____________摘要长期的生产实践证明，矿井瓦斯运移规律预测是瓦斯防治不可缺少的重要技术环节。
矿井瓦斯是煤矿生产过程中主要的不安全因素，瓦斯灾害是威胁我国煤矿安全生产的最主要灾害，所以加强对瓦斯灾害的治理是保障矿井安全、高效生产的必要前提，瓦斯的运移、分布规律对矿井的设计、建设和开采都有重要影响。
随着开采深度和产量的增加，瓦斯潜在的影响更加显著，其模拟结果的正确与否，将直接影响矿井的技术经济指标。
为此，提出了研究矿井“采空区瓦斯运移规律的数值模拟”研究课题。
本文通过对陈家山矿416工作面采空区的长期实验观测，得到了采空区瓦斯分布的数据，首先分析了该采空区瓦斯主要来源于邻近层涌入的瓦斯和本煤层开采涌出的瓦斯，并对影响采空区瓦斯运移的因素进行层次分析法分析，得出漏入采空区的氧气是影响采空区中瓦斯运移最重要的因素，其次运用数学中的迭代方法对采空区中的非线性渗流方程进行改进，划分出该采空区中不同的流态区域，最后在总结目前采空区瓦斯运移特点、运移规律预测及数值模拟的研究的基础上，建立采空区与巷道风流流动场方程的数学模型，运用FLUENT软件进行数值模拟，以图形的方式展示了采空区瓦斯的分布规律，为采空区瓦斯治理及工作面瓦斯治理提供了可靠的理论依据。
关键词：采空区；瓦斯；层次分析法；迭代；数值模拟研究类型：应用研究Subject ：Numerical Simulation of Gas Migration Rule in Goaf Specialty ：Applied MathematicsName ：Li Shubing (Signature) ______________ Instructor ：Cao Genniu (Signature) ______________ABSTRACTThe long-term production proved that the prediction of migration rule of gas in mine prediction is an important and indispensable technology for mine's prevention and control link. mine gas is the main factors of insecurity in the process of coal production, Gas disaster is the major disaster of threat to China's mine safety production.so it is a necessary prerequisite to strengthen the governance of gas disaster for protecting the mine safety and efficient production and it is a significant impact to gas transport and distribution for mine design, construction and mining. With the increase in mining depth and production,gas potential impact will have more significant and the simulation results of the right or wrong, it will directly affect the technical and economic indicators of mine.Toward this end,we made a study of “Numerical Simulation of Gas Migration Rule in Goaf”.This article have goaf gas distribution data through the long-term experimental observations in the Chenjiashan Mine Goaf 416 face.First of all we analysis the gob gas mainly from the adjacent layer of the influx of gas and the coal seam gas emission and use AHP to analysis the factors affecting goaf gas migration，and found oxygen gas in goaf is the most important factor to affect the gas transport Second, we use the iterative method in mathematics to improve the nonlinear flow equations in goaf and carved out the different flow pattern of regional.Finally,we establish Merry mathematical model of flow field equations in the goaf and the roadway based on the study of summarizing the current characteristics of goaf gas migration, migration laws of prediction and numerical simulation. This article use FLUENT software for numerical simulation in order to display goaf gas flow distribution in graphical. Provides a reliable theoretical basis for gas governance and management.Keywords:Goaf Gas Analytic Hierarchy Process Iteration Numerical Simulation Thesis : Application Research1 绪论1.1 选题背景煤炭是我国一次能源的主体，煤炭工业承载着经济发展、社会进步和民族振兴的历史重任，是现代工业的血液，同时煤矿安全工作是全国工业安全工作的重中之重。
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山西煤炭 Ｓ ＮＸＩ ＨＡ ＣＯＡ Ｌ
Ｖ １３ ＮＯ． １ ｏ． １ １ Ｎｏ ．２ ｖ ０１ １
文章编号 ：６ ２ ５ ５ （０ １ １－ ０ ７ ０ １７ — ０ ０ ２ １ ） １０ ５ — ３
综 放 采 空 区 瓦 斯 流 动 规 律 数 值 模 拟 研 究
ｌ
ａ ｔ
（
ｄ ｘ
＋ ） 一ｍ ｄ： （ （ ＿ ａ － ＋（
ａ ｙ ａ ｚ ａ ｘ
ａ） ） ）Ｐ ｗ （ｗ 軎（ｗ ＋ ａ ＋ ａ 一 ＋ ａ
式中 ： Ｐ是静 压 力 ； Ｆ是质 量力 ，包 含 附加 的 动量 损
采 空 区瓦斯 流 动 非 常复 杂 ， 受 多种 因素 的影 它 响 ， 漏风 、 如 温度 、 力 、 浮 瓦斯 密度 以及 采 空 区孔 隙 率等 。 因此 ， 究 瓦斯 在 采 空 区 的流动 ， 需 要做 一 研 先
范红 伟
（ 山西煤炭职业技术学 院 ， 山西
摘
太原
００ ３ ） ３ ０ １
要 ： 用 Ｆｕｎ 模 拟软 件 ， 采 ｌｅｔ 选择 标 准双 方 程模 型 ， ｕ 型 和 Ｕ＋ 对 Ｌ型 通 风 方 式 下 综放 采 空 区 瓦斯 流 动 进 行 数 值
模拟 ， 究其分布规律 。模拟 结果表明 ： 研 在走向方向上 ， 自然堆积 区到压 实稳 定区， 从 在倾斜方向上， 从进风侧到 回风侧 ， 在垂直方向上 ， 从底板到断裂带最上部 ， 瓦斯 浓度逐渐增大 ； 隅角瓦斯 浓度 由 ｕ 型的 １％下降到 了Ｕ＋ 上 ３ Ｌ型的 ０６ ． ％左 右， 大大降低 了上隅角瓦斯浓度 ， 有效 的解决 了瓦斯超限 的问题。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｌ ｗ ｏ ｎ ｄ —ｕ ｒ ａ ｎ ｅ ｈ ｎ Ｌ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｗ ｓ ｓｍｕ ａ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｇ ｓ ｆ ｆ ｍｉ ｅ — ｔ ａ ｅ ｓ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ Ｕ ａ ｄ Ｕ＋ ｅ ｔ ａｉ ａ ｉ ｌ ｔｄ ｗｉ ｏ ｏ ｌ ｏ ｈ ｓ ｎ ａ ｄ ｔ ｏ —ｑ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｔ ｌ ｅ ｔｓ ｆ ａ ｅ ａ ｄ ｉ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｗａ ｔ ｄ ｅ ． ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｔ ｄ ｒ ｗ — ｕ ｔ ｄ ｌｗｉ Ｆ ｕ ｎ ｏｔ ｒ ｎ ｔ ｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｓ ｓ ｉｄ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｏ ｈ ｗ ｓ ｒ ｏ ｕ ｏ ｓ
（ ）瓦斯 排 放 口对 高 浓 度 瓦斯 的排 放 作 用 明 ２ 显， 大大 降 低 了上 隅 角 瓦斯 浓度 。 （ ） 过 布 置 瓦排 巷 ， ３通 断裂 带 上 部 的 瓦斯 浓 度
下降很小 ， 因此 ， 需要布置高抽巷才能有效 的解决。
４ 结 论
（ ） ｕ型 通 风 方 式 下 的采 空 区 进 行 了 数 值 １对
［ 李 宗翔 ． ２ ］ 回采工作 面采 空区风 流移动规律 的数值模拟与可视化显示［． Ｊ煤炭学报 ，０ １２（ ： — ０ １ ２０ ，６１７ ８． ）６
【］ 赵栋 ， ３ 张学博 ， 邓权威 ． 王庄煤矿 ６ ０ ２ ６综放面采空 区瓦斯流场及浓度分布规律研究ＩＩ ，０ ９ １（） — ． Ｊ． ２ ０ ，８７： ２ 煤 １
（ ） 体 的 物 理 特 性 参 数 视作 常 数 ， 各 气 体 ３气 且
之 间不 发 生化 学 反应 。 １２ 采 空 区瓦 斯 流动 基 本 方程 ．
Ｓ Ｄ ，∑ｃ Ｊ ＋ ｃ ， ｉ ＝ ∑Ｄ ｐ
ｊ＝ １ ｊ＝ １
（） ３
式 中 ： ｉ 向 （－ 或 ｚ 量 损 失 源项 ； 和 ｃ ５为 方 Ｘ， Ｙ ）动 Ｄ 是规 定 的矩 阵 。对 单 一 的各 向同性 多孔 介 质 有 ：
［ 李 永存 ， 晖， ４ ］ 林爱 王海桥 等． 流脉动下采空 区流场数值模拟与实验研究［ ＿ 风 Ｊ 中国工程科学 ，０ ８ １（ ： １ ４ 】 ２ ０ ，０ ） — ５ ４４
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｓＦ ｏ Ｌａ ｉ ｉ ｅ － ｕ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔ ｎ Ｇａ ｌ ｗ ｗ ｎ Ｍ ｎ ｄ ｏ ｔ ｏ
模拟 ， 结果显示 ： 在走 向方向上 ， 自 从 然堆积区到压
实稳 定 区 ， 在倾 斜 方 向上 ， 进 风侧 到 回风 侧 ， 垂 从 在
Ｌ
图 ５ Ｕ Ｌ型 采 空 区 瓦 斯 ＋ 图 ６ Ｕ Ｌ型 采 空 区 瓦 斯 ＋
直 方 向上 ， 底 板 到 断裂 带 最 上 部 ， 斯 浓 度 逐 渐 从 瓦 增 大 。 ２ 在 ｕ型通 风 方式 下 ， （） 当工作 面 风 量 １ ４ ０ ４
关键 词 ： 空 区 ； 采 瓦斯 流 动 规 律 ； 值 模 拟 数
中图分类 号： Ｄ １＋ １ Ｔ ７２． ５
文献标识码 ： Ａ
近 十几 年来 ， 综放 采 煤方 法 在 我 国得 到 了迅 速 的发 展 。但 由于综 合 机 械化 放 顶煤 开 采 具有 高 产 、
动
且 里 方
高效 、 推进速度快等特点 ， 而使 瓦斯 的绝对涌 出 从
量增 大 且 不均 衡 ， 致综 放 工作 面瓦斯 超 限问题 更 导 为严 重 。因此 ， 究 综放 工 作 面采 空 区瓦 斯 涌 出规 研 律 对 防治 工 作 面 瓦斯 超 限具 有 一 定 的理 论 与实 践
意义 。
程
：
旦
ａ ｔ
＋立
ａ ｘ
＋
ａ ｙ
＋
ａ ｚ
：— （ 肚
ａ ｘ
詈） ） ）Ｐ ＋ （ ＋ ａ 一 ＋ 軎（ ｕａ
ａ ｔ ＋ ａ
ｘ
＋
＋
ａ ｚ
： ａ
ｘ
（
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ ２） ２）
１ 计算流体 力学模 型
１１ 基 本假 设 ．
誓） ） 一 ＋ （ ＋ 誓） 軎（ ＋
７ ｅ Ｏ 一ｉ ｅ 一 Ｏ ３ ｅ Ｏ Ｏ ７ ３ ７ Ｏ ８ ３ ｅ！ ｅ９ ５ ｅ７ ； ９ ９ ｛ ７ Ｏ ｅ６ ２ Ｏ ０一＋ Ｏ ４ ９ ｅ３ ０ ０ ● ０一 一０ ５ ５ ０一 ｅ｝ ｅＯ ８一 ｅ ｝ Ｏ Ｏ一 一０ 一｛ Ｏ ｅ 一Ｏ 一 ｅ 一 一０ 一２ ● Ｏ ｅ 一 ７ 一 ４ ｅ 一 ２ ３ ｅ 一Ｏ ８ ｅ ｅ ６ ２ 一 ｅ ３ ０ ｅ ｅ
ｓ 一 （ ＝
— ｆ１ ）
（） ４
式中 ： 为渗透率 ， Ｃ 为惯性 阻力系数 。 ｍ；：
瓦 斯在 采 空 区 的流 动 ， 可看 作 是气 体 在 多孔 介 质 中 的渗 流 ［， 此 ， 量 守 恒 方 程 和 动 量 方 程 是 ４因 １ 质
瓦斯 在 采 空 区 内流动 的理论 基 础 ］ 。 质 量守 恒 方程 ：
（） ５ 在走 向方 向 上 ： 瓦斯 浓 度 由 自然 堆积 区 、 载
型通风方式下 ，－ Ｅ １ Ｚ ３ｍ、－ ８ ｍ处平面 的气体分布
云 图 ， 图 ５和 图 ６ 见 。 由图 ５ ６可得 ： －
荷 影 响 区到 压实 稳 定 区逐 渐 增 大 。 （） ６ 在倾 斜 方 向上 ： 进 风 侧 至 回风 侧 瓦斯 浓 从 度逐渐增大 ， 尤其 是在 靠 近 回 风巷 上 隅 角 ， 斯 浓 瓦 度高达 １ ３％左 右 ，需 要采 取 相 应 措施 对 采 空 区 瓦
５ ７
第３ 卷 第１ 期 １ １ ２ １ １ 月 ０１ 年 １
山 西煤 炭 Ｓ ＮＸＩ ＯＡ ＨＡ Ｃ Ｌ
●●■ 糕 ■■■基
８ ８７ ７ ７ ６ ６５ ５ ４ ４ ３ ３３ ２ ２ １
Ｏ ４
■
Ｖｏｔ３１ ． ＮＯ．１ １ Ｎｏｖ．２Ｏ１１
７ Ｏ ９ Ｏ ｅ 一 ｅ ７ ３ ３ ｅ ７ ３ ２ ７ ｅ 一９ ａ ８ ３ ｅ｛ 一ｉ ５ １ ｅＯ ９ ９ ｛ Ｏ ｅ０ ６ ３ ８ Ｏ Ｏ Ｏ ４一 ｅ３ ９ ０ ０一 一｛ 一５ ５ ｅ０ ｅ０ ２ ０ ２ ｅ ｛ ｅ０一 一０ Ｏ ｛ ｅＯ ｅ０ Ｏ ｌ一 一 一｛ 一０ ２ 一＋ ｅ 一 ４ ７ ｅ 一 ２ ８ ｅ 一０ ０ ６ 一 ｅ 一７ ３ ０ 一 ｅ ｅ ｅ
Ａ ｒ ａ ｔ ｌｙ ｅ ｓｗｉｈ Ｆｕ ｌ －ｍ ｅ ｈａ ｚ ｄ Ｍ ｉ ｎｇ ｃ ｎｉｅ ｎｉ
ＦＡＮ ｏ －ｗｅ Ｈ ｎｇ ｉ
（ｈ ｎ ｉ ｏｌ ｏａｉ ａ ａ ｄＴ ｃ ｎｃｌ ｏ ｅｅ Ｔ ｉ ａ ｈ ｎｉ ３ ０ Ｓ ａ ｘ Ｃ ａ Ｖ ｃｔ ｎ ｌ ｎ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ， ａ ｕ ｎＳ ａ ｘ ０ ０ ３ ） ｏ ｌ ｙ １
（ ） 竖直 方 向上 ： ７在 由于瓦 斯 的上 浮 效应 ， 瓦斯 浓 度从 底 板 到 断裂 带 最上 部 逐 渐增 大 ， 其 是在 垮 尤 落 带 和采 动 断 裂带 的相结 合 处 附近 ， 瓦斯 浓 度有 较
大 的梯 度 变 化 。
内的瓦斯 ， 使采空 区回风侧的瓦斯浓度 明显下降。
ｓ ｏ ｄ ｔ ｔｔ ｅ ｇ ｓｃ ｎｃ ｎ ｒ ｔｏ ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｇ ａ ｕａｌ ｒ ｍ ｔ ｒ ｌａ ｃ ｍｕｌｔｏ ｒ ａ ｔ ｔａ ｙ ｃ ｍｐ ｃｉ ｎ ｈ ｗｅ ｈａ ｈ ａ ｏ ｅ ｔａ ｉｎ ｉ ｒ ａ ｅ ｒ ｄ ｌｙ ｆｏ ｎａｕ ａ ｃ ｕ ａｉｎ ａ ｅ ｏ ｓｅ ｄ ｏ ａ ｔｏ
产构 成 严 重 威胁 。 （ ） Ｕ Ｌ型通 风 方 式 下 ， 空 ３在 ＋ 采
区回风侧的瓦斯浓度 明显下降 ， 能有效控制工作 面
上 隅角 瓦斯 。
度和宽度分别为 ３ ４ｍ 。再次计算后 ， ｍ、 得到 Ｕ Ｌ ＋
参考文献 ：
【 李宗翔． 工作面采 空区瓦斯涌 出规律 的数值模拟研究『 ． １ ］ 综放 Ｊ煤炭学报 ， ０ ，７ ）１ ３ １７ ］ ２ ２２（ ： —７． ０ ２ ７