煤与瓦斯突出对局部通风的影响研究.pdf
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1、总第2 11期2023年第8 期理论研究摘要:为了解决煤与瓦斯突出造成的逆流问题,利用数值模拟软件模拟双巷道掘进情况,对不同突出强度下的瓦斯在巷道的运移规律进行研究,发现瓦斯突出强度越大,瓦斯扩散速度越快;同时对双翼采区不同瓦斯突出强度下的运移规律进行研究,发现瓦斯突出强度越大,瓦斯逆流速度越快,相同时间内同一位置的瓦斯浓度越高。此研究结果可为矿井煤与瓦斯突出的治理提供一定参考。关键词:数值模拟;瓦斯突出;瓦斯治理;运移规律中图分类号:TD7130引言煤炭资源在我国一次能源中的占比逐步降低,但由于我国能源需求量的增大,造成煤炭资源开采量逐年增加,在我国煤矿开采过程中,由于开采深度及开采厚度的不
2、断增加,矿井面临的开采环境越来越复杂。煤与瓦斯突出事故是我国煤矿开采过程中最为严重的事故之一1-2 。煤与瓦斯突出事故发生时常常会伴有高压瓦斯涌出现象,瓦斯由于受到挤压作用形成巨大的冲击能,即形成高能瓦斯,瓦斯运动方向与气流运动方向相反时会造成瓦斯逆流,严重危害矿井安全生产,所以对煤与瓦斯突出的扩散规律进行研究是十分重要的。此前有较多的学者对其进行过理论分析3 ,李祥春4 为防治煤与瓦斯突出事故,对煤体中裂隙的产生及扩展时引起的振动渗流变化等机理进行分析,并从振动场、应力场的耦合角度对一起煤与瓦斯突出事故进行了分析,发现煤与瓦斯突出的发生过程实际是由于煤体裂隙产生和扩展造成的,在裂隙产生过程中
3、,耦合场综合作用使含瓦斯煤体的裂隙快速扩展形成大量的裂隙,导致煤与瓦斯突出的发生。但是,相关研究较少结合数值模拟软件,因此本文利用Fluent数值模拟软件对煤与瓦斯突出扩散规律进行分析,给出了其扩散机理,为矿井煤与瓦斯突出的防治及矿井安全生产作出一定的贡献。1双巷掘进瓦斯运移研究煤与瓦斯突出会形成大量的高压瓦斯气流,当高压瓦斯气流涌入工作面后会立刻发生膨胀,此时巷道内原有空气平衡被破坏,巷道内形成冲击气流,煤与瓦斯突出越明显,冲击气流能量越大,影响范围也就越广。同时,冲击气流在传播过程中,由于巷道断面尺寸发生变化,冲击气流会减弱或者增强。冲击瓦斯遇到明火会出现大面积的爆炸,严重影响矿山正常生产
4、。瓦斯逆流是指在巷道运动的瓦斯动能大于供风阻力及通风阻力时,瓦斯流动克服供风及阻力的影响在收稿日期:2 0 2 2-12-12作者简介:尹帅军(19 8 8 一),男,山西汾阳人,毕业于太原理工大学采矿工程专业,中级工程师,主要从事矿井通风管理工作。山西冶金ShanxiMetallurgy煤与瓦斯突出对局部通风的影响研究尹帅军(山西亚美大宁能源有限公司,山西晋城0 48 0 0 0)文献标识码:A巷道内进行逆向流动,当瓦斯的动能小于供风能量时,瓦斯会在风流的作用下正常流动。对双巷掘进中的瓦斯突出情况进行研究,双巷掘进是我国最为常见的掘进方式,虽然该方式可以降低由于巷道过长导致的通风问题,但由于
5、通用一套通风系统,当发生煤与瓦斯突出事故后,会带来非常大的安全问题。本文选定某矿2 0 8 0 8 工作面为研究对象,两条巷道同时掘进,回采平巷长度为8 0 0 m,运输平巷长度为8 5 0 m,巷道掘进头距离为5 0 m。双巷掘进监测示意图如图1所示。个Y测点2测点5测点4图1双巷掘进监测示意图如图1所示,在模型的两巷布置6 个监测点,监测点位于断面的中心,在进风巷的掘进两头布置局部风机,掘进巷道通过联络巷进行连接,模拟设定两条巷道间隔为15 m,巷道的断面面积为16 m,设定井下气压0.1MPa,对模拟的边界条件进行设定,首先假设巷道空气压力不会发生变化,瓦斯突出的浓度(体积分数,下同)设
6、定为10 0%,对双巷的参数参照表1进行设定。表1模拟参数参照表参数设定数值流场介质空气局部通风机通风方式压实式通风风筒距离工作面长度/m5局部通风机出风量/(m/s)6.37进风大巷的风速/(m/s)2初始温度/20当发生中型瓦斯突出事故及大型瓦斯突出事故时,此时巷道内部瓦斯分布如图2 所示。中型瓦斯突Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.052文章编号:16 7 2-115 2(2 0 2 3)0 8-0 13 5-0 2运输平巷突出点回风平巷突出点X测点3测点6测点1山西冶金136E-mail:第46 卷208:008-016
7、.50-818.00-017.00e-017.50-015.50-015.00-014.50e-013.50-014.00-013.00e-012.50e-012.00e-011.50-011.00-010.0e+005.00-02.00e+009.50e-019.00-012.50017.00-06.000150e-015.500-014.50e-015.00e-013.50-0100e-3.00e-011.50e-011.00e-015.00-020.00e+00图2 瓦斯突出巷道3 0 s时测点5 瓦斯浓度分布图出强度为1万m,大型瓦斯突出强度为5 万m以上。从图2-1中可以看出,当设置
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