綜放采空區(qū)瓦斯是工作面瓦斯涌出的重要來源之一。掌握綜采工作面采空區(qū)瓦斯流動規(guī)律并對采空區(qū)實施抽放措施是降低工作面瓦斯涌出量和上隅角超限的主要手段。研究采空區(qū)瓦斯流動規(guī)律對煤礦安全生產(chǎn)十分必要。本文根據(jù)采空區(qū)內(nèi)冒落巖石呈非均勻分布，建立了碎脹系數(shù)按“O”型圈分布計算模型，給出采空區(qū)非均勻介質(zhì)的連續(xù)定義函數(shù)。在FLUENT多孔介質(zhì)模型簡化的基礎(chǔ)上，應(yīng)用非線性滲流方程推導(dǎo)出非線性滲流狀態(tài)下粘性阻力損失系數(shù)和慣性阻力損失系數(shù)的經(jīng)驗公式。探討了在不同滲透率分布、不同滲透率大小、不同流態(tài)及是否考慮重力場等四種條件下的三維采空區(qū)漏風(fēng)滲流與瓦斯運移規(guī)律及分布狀態(tài)，實現(xiàn)了更加貼近實際的3D采空區(qū)CFD模型。結(jié)合大興礦N2-706工作面的實際情況，應(yīng)用具體特定的模型進行了數(shù)值模擬試驗，將模擬結(jié)果與現(xiàn)場瓦斯氣體的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，驗證了數(shù)值模擬的正確性。通過對N2-706工作面數(shù)值模擬分析，得到抽采流量與回風(fēng)巷瓦斯體積濃度、抽采瓦斯體積濃度都呈現(xiàn)反比例關(guān)系，并在理論上驗證了實際工作中應(yīng)避免盲目過度抽采的正確性。對于大興礦N2-706工作面的抽采流量應(yīng)控制在55-65m3/min范圍內(nèi)。 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

采空區(qū)沿高度冒落三帶劃分Fig.2.1ThreezonesdivisionofgoafalongcavingheightⅠⅡ

圖 4.1 采空區(qū)三維模型圖Fig. 4.1 3D numerical model of the goaf(2) 交界面設(shè)置工作面與采空區(qū)處存在兩個重疊的面，在 GAMBIT 將這兩個面設(shè)定為交terface），交界面兩側(cè)的網(wǎng)格尺寸不同，稱為非正則網(wǎng)格。為了計算通過非正則量，F(xiàn)LUENT 會在交迭處產(chǎn)生一個界面域，非交叉處則生成一兩個附加的壁面域界面的通量是使用由兩個界面域的交叉處所產(chǎn)生的面來計算，這優(yōu)于從界面域的算。交界面通過設(shè)置 FLUENT 中 Grid Interfaces 一項實現(xiàn)的。在設(shè)置中注意：如面不一樣大，Interface Zone 1 項要選擇小的界面，Interface Zone 2 項選擇大的界以改進交叉處的計算準(zhǔn)確性。(3) 模擬參數(shù)的設(shè)置本次模擬采用 RNG k-ε 型，由于采空區(qū)內(nèi)流體進行的是雷諾數(shù)較低的流動，因此ifferential Viscosity Model。對瓦斯的運移采用組分輸運無化學(xué)反應(yīng)方式。壓力耦I(lǐng)MPLE 算法，對控制方程中壓力的離散采用 PRESTO!格式，其他的采用二階迎風(fēng)

- 37 -(d) 均質(zhì)采空區(qū)不同位置的切面視圖(d) Different section of homogeneous goaf圖 4.4 多孔介質(zhì)均質(zhì)性不同時的采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植紝Ρ菷ig 4.4 Gas consistency contrast of the different homogeneity porous goaf medium圖 4.2 所示的看出采空區(qū)內(nèi)的壓力等值線在此位置分布成非對稱分布，其中在采靠近回風(fēng)巷一側(cè)，圖(b)中的壓力等值線梯度比(a)中的梯度變化大，說明采空區(qū)內(nèi)


本文編號：3015589