U型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究.pdfVIP

实用技术 　 总第１８３期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１４．１１．０１１ Ｕ型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究 雷岩杰 （河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作　４５４００３） 摘　要：在分析了采空区漏风的基础上，通过Ｆｌｕｅｎｔ软件，对采煤工作面的Ｕ型通风方式进行了模拟。通 过模拟结果对采空区漏风风流的分布和采空区的瓦斯流动分布以及漏风对采空区自燃三带的影响进行了 分析，发现了在Ｕ型通风方式下，漏风对采空区的风流分布、瓦斯流动分布及自燃三带分布的普遍规律。 这一发现对于指导Ｕ型通风方式下的瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火具有指导意义。 关键词：Ｕ型通风方式；风流分布；瓦斯流动分布 中图分类号：ＴＤ７１２．７　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号２０１４ ? ? ? 　　回采工作面采空区漏风是造成采空区风流移动 进风巷入口边界条件为速度入口（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ－ｉｎ 和风压分布的直接原因，影响着采空区瓦斯的迁移、 ｌｅｔ），平均风速为２．５ｍ／ｓ；回风巷出口边界条件为 分布及其涌出，容易造成工作面上隅角瓦斯超限和 压力出口（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｏｕｔｌｅｔ）；采空区固壁为无滑移 采空区遗煤自燃，影响着自燃三带的划区以及范围， 边界条件；采空区瓦斯涌出为均匀涌出，设定瓦斯涌 ３ 这些问题直接影响着瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火 出量为３２．２ｍ／ｍｉｎ；采空区假定为均匀分布的多 方案的选择。 孔介质，孔隙率设为０．２７。 而大多数矿井的通风方式还是以Ｕ型通风为 Ｆｌｕｅｎｔ模拟后的采空区风速分布如图１。 主，为此必须要研究Ｕ型通风方式采空区漏风引起 的流场、瓦斯迁移及自燃三带分布的普遍规律，用来 指导矿井的实践工作。 １　采空区漏风的原因，漏风的途径及风压的 存在 　　采空区除和工作面连通外，由于煤层的地质因 素，如断层和褶皱等，顶底板的岩石性质，邻近煤层 图１　采空区漏风风流分布 受采动的影响形成的裂隙及采掘巷道的布置，使采 由图１分析知，从工作面向采空区漏入风量的 空区容易和其他工作面、采空区和巷道之间存在通 最大处在工作面的进风巷，沿工作面向上逐渐减小， 道，为漏风提供了途径。 直到风量为零，再向上又漏出风量逐渐增大，为漏风 回采工作面采空区内风压差存在的形式主要 回风段。在工作面不存在风阻突变的情况下，也就 有：工作面两端即进风巷和回风巷存在风压差；回采 是没有采煤机和人员集中时，以及采空区没有其他 工作面和采空区之间存在风压差；采空区通过裂隙 漏风点时，漏风量为零的位置恰好在工作面中心对 和孔隙与其他工作面、采空区、巷道等存在着风压 称的地方。而采空区向后 １００ｍ，漏风基本上不存 差，这些风压差为漏风提供了能量来源。 在，其原因是漏风量在向采空区流动的过程中，由于 风阻的影响，风压越来越小，最后漏风的风压和采空 ２　采空区漏风流场的分布规律 区风压相等。综合分析Ｕ形通风方式下，采空区漏 根据采煤工作面Ｕ形通风方式采空区的实际 风规律如下： 情况，利用Ｆｌｕｅｎｔ前处理器Ｇａｍｂｉｔ建立采空区物理 １）　工作面向采空区