基于网络解算的浅埋采空区地表漏风模拟技术研究

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1、基于网络解算的浅埋采空区地表漏风模拟技术研究吴奉亮常心坦翻李超安科技大学安全科学与工程学院陕煤集团神木红柳林矿业有限公司摘要：为分析浅埋煤层地表开敞性裂隙漏风对矿井通风系统与采空区流场的影响，构建了地表漏风条件下浅埋采空IX流场与井巷风网耦合模型。针对采空IX网络分支数多的特点，提出了采用LDLT分解法改进牛顿法解算通风网络的性能。以红柳林煤矿15207采空区地表漏风为例，模拟丫大规模地表漏风对工作面通风系统的影响和不同地表漏风量下采空区流场，得到地表漏风导致采空区自燃“三带”分布异形化和地表漏风量不宜超过5m3/S的结论，为工作面安全回采提供了技

2、术支撑。关键词：煤炭开采;浅埋煤层;地表漏风;采空区流场;通风网络;网络解算;作者简介：吴奉亮(1977-)，男，四川新都人，副教授，博士，研宂方向为矿井通风与安全，E-mail:15038537@qq.com。收稿日期：2017-05-26基金：国家&然科学基金资助项目(51574193)Researchonsimulationtechnologyofsurfaceairleakageofshallow-buriedgoafbasedonnetworkcalculationWUFengliangHEXiaochenCHANGXintanMALiL

3、IChaoCollegeofSafetyScienceandEngineering，Xi’anUniversityofScienceandTechnology;ShenmuHongliulinMiningCo.，Ltd,ofShanmeiGroup;Abstract：Inordertoanalyzeinfluenceofsurfaceairleakageofshallow-buriedcoalseamonmineventilationsystemandgoafflowfield,acouplingmodelofshallow-buriedgoaff

4、lowfieldandroadwayventilationnetworkundersurfaceairleakagewasestablished.Accordingtofeatureofmanybranchesingoafnetwork，aLDLTdecompositionmethodwasputforwardtoimproveventilationnetworkcalculationperformanceofNewtonmethod.Takingsurfaceairleakageof15207goafofHongliulinCoalMineasa

5、nexample,affectionoflarge-scalesurfaceairleakageonventilationsystemandgoafflowfieldunderdifferentsurfaceairleakageweresimulated,andconclusionsweregottensuchasunnormaldistributionofspontaneouscombustion"threezones"ingoafcausedbysurfaceairleakageandsurfaceairleakageshouldnotexce

6、ed5m3/s，whichprovidedtechnicalsupportforsafetyminingofworkingface.Keyword：coalmining;shallow-buriedcoalseam;surfaceairleakage;goafflowfield;ventilationnetwork;networkcalculation;Received：2017-05—260引言中国陕北矿区煤层埋藏浅、地表沟壑多，开采裂隙往往直通地表［1-2］，沟壑区裂隙地面填埋困难，地表漏风严重位1，不仅容易引发煤自燃，还破坏工作面通风系统。不

7、同的地表漏风量将形成不同的采空区流场，进而影响采空区自燃“三带”的分布［4-6］。对于无地表漏风或地表漏风量很小的采空区，流场模拟中都是将垮落带及含有地表裂隙的上覆岩层视作一个渗流场m，但不适用于采空区大规模漏风的通道。引发大规模地表漏风的幵敞性裂隙犹如安置在采空区深部的进风立井M，既影响通风网络风量分配，乂使釆空区流场模拟边界条件复杂化。基于网络解算的采空区流场模拟技术考虑了风网与采空区流场之间的相互影响，但会形成大型通风网络，常用的网络解算方法如牛顿法［11-12］在处理这类大型通风网络时的收敛性有待改善。本文对基于网络解算的浅埋采空区地表漏风

8、模拟技术进行研宄，并在红柳林煤矿15207采空区地表漏风治理屮应用该技术，为煤矿分析地表漏风对工作面通风系统的影响、确定合