基本信息
- 项目名称：
- 基于CFD的采空区瓦斯埋管抽采技术数值模拟的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在高瓦斯厚煤层的开采过程中，瓦斯危害已经影响到煤矿正常生产，其中采空区瓦斯危害是目前煤矿灾害防治的重点之一。本文通过分析对比瓦斯运移分布规律模拟结果，得出了寺河煤矿采空区瓦斯埋管抽采技术参数，对寺河煤矿采空区瓦斯抽采效率的提高有一定的实际指导意义。
- 详细介绍：
- 本文以山西晋城寺河矿综采工作面的采空区为研究对象，在分析了寺河煤矿瓦斯抽采现状、工作面瓦斯涌出规律、采空区瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例、以及采空区采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采参数后，通过对采空区瓦斯运移规律及国内采空区瓦斯埋管抽采方法的总结分析，构建了该矿采空区瓦斯抽采数值模型，进行数值模拟，通过分析对比瓦斯运移分布规律模拟结果，得出了寺河煤矿采空区瓦斯埋管抽采技术参数，对寺河煤矿采空区瓦斯抽采效率的提高有一定的实际指导意义。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过构建晋城寺河矿采空区瓦斯抽采数值模型、进行数值模拟等研究，提出提高寺河矿采空区瓦斯抽采效率的埋管参数，有一定的实际指导意义。 先通过扩散运动和层流运动的原理来进行数据分析，发现瓦斯在煤层中流动和瓦斯在采空区中的流动的基本规律，构建数学模型，通过CFD进行数值模拟，根据数值模拟结果在采空区选择合适位置采用埋管抽采，最后确定瓦斯抽采埋管参数。
科学性、先进性及独特之处
- 1采空区埋管抽采使瓦斯抽采更加高效安全且通过本项目的研究可以为其他矿井的采空区瓦斯抽采提供技术支持； 2采用CFD程序FLUENT来模拟采空区气体的流动规律更直观明了进行研究。
应用价值和现实意义
- 通过一系列研究模拟得出的结论可作为山西省该试验矿井采空区实际瓦斯抽采的理论依据，对该试验矿井采空区瓦斯抽采效率的提高和对其他矿井瓦斯抽采有一定的实际指导意义，同时合理的抽采方式能提高瓦斯抽采力度，不仅对减少全球瓦斯排放量减少空气污染，还能促进瓦斯的开发利用，也同时可降低瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出等引起的而使煤矿生产和财产造成严重的破坏和损失事故。
学术论文摘要
- 在高瓦斯厚煤层的开采过程中，瓦斯危害已经影响到煤矿正常生产，其中采空区瓦斯危害是目前煤矿灾害防治的重点之一。本文以山西晋城寺河煤矿综采工作面的采空区为研究对象，在分析了该寺河煤矿瓦斯抽采现状、工作面瓦斯涌出规律、采空区瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例、以及该寺河煤矿采空区采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采参数后，通过对采空区瓦斯运移规律及国内采空区瓦斯埋管抽采方法的总结分析，构建了该矿采空区瓦斯抽采数值模型，进行数值模拟，通过分析对比瓦斯运移分布规律模拟结果，得出了寺河煤矿采空区瓦斯埋管抽采技术参数，对寺河煤矿采空区瓦斯抽采效率的提高有一定的实际指导意义。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 0钱鸣高, 刘听成. 矿山压力及其控制[M]. 煤炭工业出版社, 1991. 0王戈. 综采工作面充填开采采空区瓦斯运移研究[D]. 长沙: 湖南科技大学, 2009. 0金佩剑. 寺河矿提高瓦斯抽放效果研究[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学2008. 0齐庆杰. 采场瓦斯三维流动及瓦斯浓度的数值解法[J]. 阜新矿业学院学报, 1990(4).
同类课题研究水平概述
- 目前采空区瓦斯抽放已成为几种主要抽放瓦斯方法之一。在国外主要采煤国都非常重视这类瓦斯的抽放，抽出的瓦斯量在总抽放量中占有较大的比重，如德国及日本均达30%左右。 在采空区瓦斯的危害中，上隅角瓦斯集聚是一个抽放重点。工作面上隅角瓦斯积聚和处理的问题，同样是国内外技术人员努力攻关的重点。法国煤矿采用压风引射器引排综采面上隅角的瓦斯；波兰、日本和德国用小型气动风机吹散上隅角的积聚瓦斯；前苏联运用抽放泵抽排上隅角瓦斯。 在上世纪50年代初，抚顺矿区老虎台矿就进行密闭采空区的瓦斯抽放，抽出瓦斯供市区民用。此后该试验矿井区的其他矿井亦进行采空区瓦斯抽放。到60年代采空区密闭抽放瓦斯还在包头五当沟矿及中梁山南矿应用过，效果非常明显。同时上世纪50年代末地面钻孔抽放采空区瓦斯方法在于阳泉四矿、三矿进行了应用。在近一年的时间里总共抽出纯瓦斯162万m3，瓦斯浓度25.4%～46.8%，效果非常明显。1961年中梁山煤矿南矿也曾应用地面钻孔抽放采空区瓦斯方法。另外同时期在阳泉四矿三坑曾试验过一种顶板尾巷抽放采空区瓦斯的方法，同样取得了较好效果。 随后在较长一段时期内，我国采空区瓦斯抽放工作没有多大发展，随着瓦斯抽放工艺的进步及抽放设备的完善，近几年采空区瓦斯抽放有了明显的发展，不仅抽放的矿井增加许多，抽放方法也是多种多样。 例如在淮北矿务局，试验顶板水平钻孔抽放采空区瓦斯方法，钻孔位于开采层顶板以上6～8m，抽出纯瓦斯0.7～0.8 m3/min 左右，瓦斯浓度50%～80%；天府矿务局磨心坡矿试验和应用了工作面边采边抽采空区瓦斯及隔离密闭抽放采空区瓦斯取得了非常好的效果；中梁山煤矿在采用伪斜正台阶采煤法及下行通风方法的条件下，采取钻孔及石门密闭相结合的抽放采空区瓦斯方法；南桐矿务局东林矿从1985年开始抽放密闭采空区瓦斯；松藻矿务局二矿采用从开采层向冒落拱上方打钻抽放采空区瓦斯；鸡西矿务局城子河矿根据采场气体流动理论将抽放管口尽量移到采空区的最上边缘，并置于回采工作面延长线附近取得了很好的抽放效果。
