采空区瓦斯运移规律的相似实验与数值研究.pdf

《采空区瓦斯运移规律的相似实验与数值研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Vo1．18。No．4第18卷第4期中国矿业2009年4月CHINAMININGMAGAZINEApril2009采空区瓦斯运移规律的相似实验与数值研究魏小文。，刘妍，丁厚成。，李文。(1．河北工程大学，河北邯郸056038；2．北京市公用事业建设监理公司，北京100026；3．北京科技大学土木与环境工程学院金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京1OOO83)摘要：本文结合淮南矿区张集矿的具体情况，对采空区瓦斯进行了数值模拟计算；同时，通过相似材料实验，得出了采空区瓦斯浓度的分布和运移规律，两者基本吻合，从而为采空区瓦斯抽放打下基础。关键

2、词：数值模拟；裂隙带；煤层顶板；相似材料实验；瓦斯抽放中图分类号：TD712．52文献标识码：B文章编号：1004—4051(2009)04—0113—03SimilarityexperimentandnumericalsimulationstudyongasdeliverylawingoafWEIXiao—wen～，LIUYan，DINGHou—cheng。，LIWen(1．HebeiUniversityofEngineering，Handan056038，China；2．BeijingPublicUtilityEngineeringCons

3、tructionSupervisionCompany，Beijing100026，China；3．StateKeyLaboratoryofHigh—EfficientMininghndSafetyofMetalMinesofMinistryofEducation，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Inthispaper，AccordingtOthefieldsituationofZhangjicoalmine，numericalsimulat

4、ioncal—culationandsimilarityexperimentweremadetothegasingoa1．Thegasconcentrationdistributingandde—liverylawwereobtained．Asbothwereidenticalbasically，thuslaythefoundationforgasextractioningoaf．Keywords：numericalsimulationcalculation；fracturedzone；coalseamroof；similarityexperi

5、ment；gasextraction瓦斯灾害是煤矿的主要灾害，瓦斯灾害防治一成的系统处于均衡状态。开采后，随着工作面向前直是煤矿安全工作的重点。煤壁、落煤和采空区是推进，工作面后方的煤层顶板不断冒落下来，形成工作面瓦斯涌出的三个主要部分，其中采空区瓦斯采空区。在外力作用下，采空区上方的岩层发生变涌出在工作面瓦斯涌出中占有较大的比例。综采面形、下沉及断裂，形成裂隙、裂纹，从而改变了瓦多为长壁式回采工作面，而一般长壁工作面采空区斯原来的赋存状态和流动状态，瓦斯从煤层及围岩的瓦斯涌出量占工作面总瓦斯涌出量的30％～中，通过贯穿的空隙空间流向采空区和工

6、作面。具40以上，多者达70～8O。采空区瓦斯的大体来讲，涌向采空区的瓦斯包含以下五个部分：①量涌出，往往导致工作面瓦斯超限频繁和被迫停围岩瓦斯涌出；②未采分层瓦斯涌出；③丢煤瓦斯产，甚至酿成重大恶性事故，造成人员伤亡和巨大涌出；④临近层瓦斯涌出；⑤工作面瓦斯的部分经济损失。为了确保煤矿安全生产，必须对瓦斯进进入。行治理。2采空区瓦斯分布及运移的数值模拟计算1采空区瓦斯来源分析2．1综采工作面概况煤层开采前，原始的煤层、围岩与瓦斯流体组1111工作面为张集矿西一11—2采区的第1条带，该采区其它工作面尚无采掘活动；该工作面收稿日期：2008—1

7、0—23北以F217断层为界，南至11—2煤层三条主要大作者简介：魏小文(1963一)，男，博士，河北工程大学，从事岩土工程、煤矿开采、瓦斯抽放和力学研究。巷，东以FS5断层为界。1111工作面走向长度为114中国矿业第18卷1800m，倾斜长度为240m；张集矿井1l一2煤层为初揭露的煤层，根据地质精查报告，一640m水平l1—2煤层的瓦斯含量为6m。／t。1111综采工作面，相对瓦斯涌出量预计为：6m。／t，绝对瓦斯涌出量为：30~40m。／rain，为低透气性煤层。2．2几何模型的建立(图1)图2采空区瓦斯浓度分布立体图(1)实验使用的瓦

8、斯气体为纯甲烷，进风口风速取值，按照现场实测值来计算。(2)本次采用1：40的比例，模型总长度为6．2m，宽度为4m(包括进风巷道或回风巷道1m)，高