採空區漏風是造成工作面上隅角瓦斯超限和採空區遺煤自燃的直接原因,因而摸清採空區在各種複雜生產邊界條件下的漏風流場就顯得尤為重要。由於採空區工作人員無法出入,通過現場檢測手段準確獲知其中各種物理量的分布規律是十分困難的,而實物相似模擬試驗又需要大量的人力物力。因此,許多學者採用計算流體力學的方法,針對不同的採煤工作面,通過數值模擬試驗研究其採空區的流場,取得了一定的成果。
但是,不同的採空區邊界條件差別很大,即使同一採空區,在不同時期其邊界條件也不盡相同,這就使得對具體的採空區進行數值模擬試驗的結果很難推廣到其它採空區;另一方面,如果對各種不同採空區在不同邊界條件下進行數值模擬,則需要耗費巨大的計算機資源。本文以偏微分方程理論為基礎,通過對採空區滲流流場和瓦斯濃度場控制微分方程的分析,將線性疊加原理應用到採空區流場的數值計算中,簡化了具有複雜邊界條件和源項的流場問題的求解,減少了所需要的數值模擬試驗次數和模擬時間,實現了採空區流場數值模擬領域從個性到共性、從特殊到一般、從具體到抽象的昇華,為將來採空區流場**實時分析奠定了理論基礎,提供了技術保障。在研究的過程中,本文推導了疊加原理通用公式、採空區濃度場計算公式、採空區滲透率與瓦斯濃度之間的關係式以及工作面風量與採空區漏風量之間的關係式等一系列公式,這些公式分別在不同的方面簡化了採空區流場問題的求解。
在採空區滲透率分布形態方面,本文提出了採空區「自由堆積滲透率假設」,為採空區滲透率的分布確定了合理的邊界條件,有利於更為準確地描述和研究採空區的滲透率分布。基於「自由堆積滲透率假設」的採空區氧化公升溫帶分布可以在一定程度上對工作面快速推進時仍存在的零星自燃發火現象做出解釋。這些公式和假設及其應用,構成了本**的核心內容。
針對現場應用,以陳家山416工作面2023年11月份的生產跟蹤資料為基礎,應用疊加原理及本文推導的相關公式,在不同抽放條件下對工作面和採空區的耦合流場進行了計算和分析,對416工作面所採取的採空區瓦斯綜合治理措施的有效性做了驗證。
採煤工作面上隅角瓦斯管理
一 採煤工作面的通風方式 採煤工作面的通風方法有 u 型 z 型 y 型 w 型 h 型等多種，但我國絕大多數採煤工作面均採用 u 型通風方式。u 型通風條件下的採空區瓦斯流動場的規律 沿工作面推進方向，從工作面向採空區深部剖面看，採空區瓦斯呈現為乙個拋物線狀，從進風巷向回風巷剖面看，採空區瓦斯呈現...
綜採工作面上隅角瓦斯防治
採面上隅角的風流狀態是瓦斯超限的重要原因採面上隅角靠近煤壁和採空區側，風流速度很低，區域性處於渦流狀態。這種渦流使採空區湧出的瓦斯難以進入到主風流中，從而使高濃度瓦斯在上隅角附近迴圈運動而聚集在渦流區中，形成了上隅角的瓦斯超限。若工作面上隅角出現滯後回柱，除上隅角存在的渦流區外，在靠近切頂排處會出現...
採煤工作面上隅角瓦斯專項治理措施
由於採煤工作面採用 u 型通風方式，進入工作面的風流分為兩部分，一部分沿工作面流動 另一部分進入採空區，在採空區內部沿一定的流線的方向流動，在工作面的後半部分，進入採空區的風流逐漸返回工作面。若工作面後方與鄰近煤層採空區或同一煤層未隔離的巷道相通，即採空區有漏風通道，則此風流會匯入工作面漏入採空區的...