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综放面埋管抽采对采空区“三带”影响研究

作　者: 周生国
导　师: 何启林
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 综放工作面上隅角采空区“三带” 瓦斯抽放数值模拟
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

综合机械化放顶煤采煤方法在我国广泛应用。其开采强度大、采空区遗煤多、空间大。因此,采空区瓦斯涌出和采空区遗煤自燃问题相当突出。本论文是在目前采空区瓦斯涌出及运移规律、抽采条件下采空区环境特征、多孔介质理论、渗流控制方程及数值模拟的基础上,对综放工作面抽采条件下采空区“三带”分布进行系统的研究。分析工作面不同风量、抽放口深入采空区不同深度对“三带”的影响,并考察其瓦斯治理效果。并通过现场实测,验证模拟的可行性。通过对正行煤业1502工作面的研究表明：(1)工作面风量的增加采空区氧化带宽度也增加。且当1502工作面风量达到2000m3/min时,上隅角瓦斯还是较高。因此,仅仅靠通过提高工作面风量对来解决采空区不可行的,应该采取其他抽采措施相结合；(2)上隅角埋管深入采空区深度增加,采空区氧化带宽度增加。与采取抽放措施之前相比,抽放在一定程度上扩大了氧化带宽度。抽放口深入采空区15m时效果最好；(3)通过数值模拟研究与实测验证,1502工作面在风量1500m3/min及上隅角插管深入采空区15m时,不但消除上隅角瓦斯超限并将采空区氧化带宽度控制在一定范围。综放工作面采空区的瓦斯抽采对采空区“三带”分布有重大影响。既要虑采空区“三带”分布、又要考虑抽采效果。论文对综放工作面埋管抽采对采空区“三带”的影响研究有很好的指导意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-24
  1.1 引言  14
  1.2 研究背景  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-20
    1.3.1 采空区瓦斯治理措施  15-17
    1.3.2 采空区“三带”划分理论  17-18
    1.3.3 CFD在流场数值模拟的应用  18-20
    1.3.4 采空区瓦斯抽采对“三带”影响研究  20
  1.4 论文主要的研究内容  20-21
  1.5 论文的研究方法和基本路线  21-23
  1.6 本章小结  23-24
2 采空区瓦斯涌出及运移特点  24-30
  2.1 采空区瓦斯来源  24
    2.1.1 邻近层涌入的瓦斯  24
    2.1.2 本煤层开采涌出的瓦斯  24
  2.2 采空区瓦斯运移形式  24-26
    2.2.1 分子扩散  25
    2.2.2 对流  25-26
    2.2.3 机械弥散  26
  2.3 采空区瓦斯浓度分布规律  26-27
    2.3.1 平行工作面方向上  27
    2.3.2 垂直高度方向上  27
    2.3.3 工作面宽度方向上  27
  2.4 回采期间瓦斯来源测定  27-29
  2.5 本章小结  29-30
3 综放工作面抽采条件下采空区环境特性  30-36
  3.1 抽放条件下采空区遗煤自燃发火特点  30-31
  3.2 工作面风量对采空区“三带”影响  31-33
  3.3 抽放对采空区“三带”的影响  33-35
    3.3.1 抽放方式的影响  34
    3.3.2 抽放流量的影响  34-35
  3.4 本章小结  35-36
4 采空区物理模型及数学模型的建立  36-46
  4.1 综放采空区抽采条件下的物理模型建立  36-38
    4.1.1 工作面概况  36
    4.1.2 采场的相关假设  36-37
    4.1.3 三维建模及网格划分  37-38
  4.2 综放采空区抽采条件下的数学模型建立  38-45
    4.2.1 多孔介质渗流理论  38-42
    4.2.2 采空区渗流控制方程  42-45
  4.3 本章小结  45-46
5 综放采空区抽采条件下流场数值模拟  46-68
  5.1 ANSYS FLUENT软件的介绍  46-49
    5.1.1 ANSYS FLUENT软件的应用  46-47
    5.1.2 ANSYS FLUENT软件的建模及网格划分  47
    5.1.3 ANSYS FLUENT程序求解步骤  47-48
    5.1.4 ANSYS FLUENT求解方法  48-49
    5.1.5 ANSYS FLUENT软件的自定义函数(UDF)  49
  5.2 模拟方案  49-50
  5.3 边界条件及相关参数的设定  50-53
    5.3.1 边界条件  50-51
    5.3.2 相关参数设定  51-53
  5.4 模拟结果  53-63
    5.4.1 U型通风工作面不同风量模拟结果  53-58
    5.4.2 U型通风上隅角插管模拟结果  58-63
  5.5 模拟分析  63-66
  5.6 本章小结  66-68
6 1502工作面采空区“三带”实测  68-80
  6.1 1502采空区上隅角瓦斯抽采方案  68
  6.2 采空区“三带”划分指标  68-70
  6.3 1502工作面采空区“三带”现场观测  70-72
    6.3.1 气体采集系统及设备  70
    6.3.2 “三带”测试系统现场布置  70-72
  6.4 测定结果分析及“三带”划分  72-78
    6.4.1 采空区气体浓度测定结果及分析  72-77
    6.4.2 采空区自燃“三带”划分  77-78
  6.5 本章小结  78-80
7 结论  80-82
  7.1 主要结论  80-81
  7.2 工作展望  81-82
参考文献  82-86
作者简介  86-88
致谢  88

综放面埋管抽采对采空区“三带”影响研究

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