U型综放工作面风流流动及瓦斯运移规律研究.pdfVIP

2010年12月 矿 业安全 与环保 第37卷第6期 U型综放工作面风流流动及 瓦斯运稆规律研究 张 倩 ，陈开岩 ，栗磊磊 ，陈 辉 ，蒋中承 (1．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221008；2．潞安集团安全技术培训中心潞安职业技术学院，山西 长治046204) 摘 要：针对五阳煤矿7802工作面综放开采过程 中存在的瓦斯超限问题，采用数值模拟和理论分 析相结合的方法，对工作面风流流场及瓦斯分布进行深入研究，揭示了U型综放工作面风流的流动规律 和瓦斯运移规律，同时找 出了工作面回风上隅角瓦斯积聚的主要原因，并针对该主因提出了相应的防治 措施。 关键词 ：风流流动；瓦斯运移；上隅角瓦斯；数值模拟 中图分类号 ：TD712 文献标志码 ：B 文章编号 ：1008—4495(2010)06—0047一O4 五阳煤矿7802工作面位于78胶带巷以东，十 塑 + ：o 字道煤矿 以西，崔家庄 3断层与十字道背斜轴之间， Ot 以 属 78采区首采工作面，其地面标高 为 +865一 式中：P为流体密度 ；f为时间； 为速度在 i方 向的 十885m，井下标高 十481～+613m。该工作面开采 分量 。 3煤层，煤种为瘦煤，煤层厚度约 5．96m，煤层结构 2)动量守恒定律 ，即牛顿第二定律 ，其张量形 简单 ，煤层倾角平均 11。。工作面走 向长 1760m，倾 式为 斜长 235m，设计采高31TI，放全部顶煤 ，采用 U型通 + 风方式 ，运输巷进风 ，回风巷 回风。采用走向长壁后 毒跳()一毒+毒(詈)+5(2) 退式，沿底开采低位放顶煤综合机械化开采方法，全 式中：为流体的动力黏性系数；p是流体微元体上 部垮落法控制顶板。工作面 回风巷瓦斯浓度较高， 的压力；S是包含重力在内的微元体上的体力 (广义 上隅角瓦斯经常超限，严重影响了工作面的安全生 源项)。 产与高产高效。 3)能量守恒定律 ，即热力学第一定律。由于 内 1 数值模拟的控制方程 能与温度有关，所 以以温度为变量的能量守恒方 程为 流体的流动要遵循物理守恒定律，而控制方程 + 是这些守恒定律的数学描述 。数值模拟研究就是对 毒c =毒(寺簧)+src3 这些工程问题的控制方程进行联合迭代求解 ，然后 式中：为温度 ；为流体的传热系数；c。为定压比热 通过数值及图形 图像输出将计算结果直观形象地展 容； 为流体的内热源及 由于黏性作用流体机械能 现出来 J。运用计算流体动力学软件 FLUENT对 转换为热能的部分 ，有时简称黏性耗散项。 综放采场风流流动、瓦斯运移规律进行数值模拟，就 4)组分质量守恒方程的张量形式为 是对以下控制方程进行迭代求解。 1)质量守恒方程 ，又称连续方程 ，其张量形 警a￡+a戈=毒aL—s J c4 式为 式中-C为组分s的体积浓度 ；pc为该组分的质量浓 度 ；D 为该组分的扩散系数；s为系统内部单位时间 收稿 日期 ：