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2010(沈阳)国际安全科学与技术学术研讨会论文集 突出后巷道瓦斯浓度分布规律的数值模拟研究 聂百胜12，王洋L2，戴林超u，张巨峰L2，杨春丽3 (1．中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083； 2．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083；3．中原工学院能源与环境工程学院．郑州450007) 摘要：煤与瓦斯突出是煤矿最严重的灾害之一，研究突出后瓦斯的运移规律对于减小突出危害具有重要意义。通 过理论分析认为井下煤与瓦斯突出过程中瓦斯的喷出速度符合幂指数规律，依据流体力学理论．建立了突出后瓦斯在巷 道运移的数学物理方程，利用计算流体力学软件模拟研究了煤与瓦斯突出后瓦斯浓度随时间的变化规律，得到了不同突 出强度，不同位置的瓦斯浓度变化规律。研究结果为现场瓦斯突出救援工作以及应急预案的编制提供了理论基础和科学 依据．具有良好的应用前景。 关键词：煤与瓦斯突出；数值模拟；突出强度：瓦斯浓度分布 1引言 煤与瓦斯突出是煤岩体和高压瓦斯突然向采掘空间大量喷出的一种极其复杂的矿井动力现象【1】。喷出 的瓦斯遇到火源可能形成瓦斯爆炸事故。2004年10月20日郑煤集团的大平煤矿发生的瓦斯爆炸事故就 是由于煤与瓦斯突出后瓦斯逆流到大巷主要进风流，破坏了正常通风系统，遇火源时发生了特大瓦斯爆炸 事故，造成了极大损失[2t。目前，国内外学者对煤与瓦斯突出机理及控制预防等问题进行了大量的研究[3-81， 而对突出发生后煤与瓦斯在巷道内的运移情况研究较少。因此，本文利用计算流体力学软件Fluent对突出 后巷道内瓦斯浓度分布情况进行数值模拟研究．为灾后应急救援预案的制定及瓦斯突出事故分析提供理 论依据。 2突出后瓦斯在巷道运移的数学物理模型 突出后瓦斯在巷道内的流动是非常复杂的，速度等特性都随机变化，属于湍流流动。无论湍流运动多 么复杂，连续相控制方程组仍然是适用的剐Ol。 连续性方程： 譬+导(腭)=o (1) ot Ox： 动量方程： 鲁c∥沙a-毒j(pu一，2_毒+考c∥考+乃，+s c2， 其他变量‘p的输运方程： l 巡+—O(pu—p)：旦(r丝一刃)+sf。 t 氐? Oxi、Oxi 标准k-e方程：
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