U型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究.pdf

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1、实用技术总第１８３期ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１４．１１．０１１Ｕ型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究雷岩杰（河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作４５４００３）摘要：在分析了采空区漏风的基础上，通过Ｆｌｕｅｎｔ软件，对采煤工作面的Ｕ型通风方式进行了模拟。通过模拟结果对采空区漏风风流的分布和采空区的瓦斯流动分布以及漏风对采空区自燃三带的影响进行了分析，发现了在Ｕ型通风方式下，漏风对采空区的风流分布、瓦斯流动分布及自燃三带分布的普遍规律。这一发现对于指导Ｕ型通风方式下的瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火具有指导意义。关键词：Ｕ型通风方式；风流分布；瓦斯

2、流动分布中图分类号：ＴＤ７１２．７文献标识码：Ｂ文章编号：１００５?２７９８（２０１４）１１?００３０?０３回采工作面采空区漏风是造成采空区风流移动进风巷入口边界条件为速度入口（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ－ｉｎ和风压分布的直接原因，影响着采空区瓦斯的迁移、ｌｅｔ），平均风速为２．５ｍ／ｓ；回风巷出口边界条件为分布及其涌出，容易造成工作面上隅角瓦斯超限和压力出口（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｏｕｔｌｅｔ）；采空区固壁为无滑移采空区遗煤自燃，影响着自燃三带的划区以及范围，边界条件；采空区瓦斯涌出为均匀涌出，设定瓦斯涌３这些问题直接影响着瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火出量为３２．２ｍ／ｍｉｎ；采空区假定为均匀分布

3、的多方案的选择。孔介质，孔隙率设为０．２７。而大多数矿井的通风方式还是以Ｕ型通风为Ｆｌｕｅｎｔ模拟后的采空区风速分布如图１。主，为此必须要研究Ｕ型通风方式采空区漏风引起的流场、瓦斯迁移及自燃三带分布的普遍规律，用来指导矿井的实践工作。１采空区漏风的原因，漏风的途径及风压的存在采空区除和工作面连通外，由于煤层的地质因素，如断层和褶皱等，顶底板的岩石性质，邻近煤层图１采空区漏风风流分布由图１分析知，从工作面向采空区漏入风量的受采动的影响形成的裂隙及采掘巷道的布置，使采最大处在工作面的进风巷，沿工作面向上逐渐减小，空区容易和其他工作面、采空区和巷道之间存在通直到风量为零，再向上又漏出风量逐渐

4、增大，为漏风道，为漏风提供了途径。回风段。在工作面不存在风阻突变的情况下，也就回采工作面采空区内风压差存在的形式主要是没有采煤机和人员集中时，以及采空区没有其他有：工作面两端即进风巷和回风巷存在风压差；回采漏风点时，漏风量为零的位置恰好在工作面中心对工作面和采空区之间存在风压差；采空区通过裂隙称的地方。而采空区向后１００ｍ，漏风基本上不存和孔隙与其他工作面、采空区、巷道等存在着风压在，其原因是漏风量在向采空区流动的过程中，由于差，这些风压差为漏风提供了能量来源。风阻的影响，风压越来越小，最后漏风的风压和采空２采空区漏风流场的分布规律区风压相等。综合分析Ｕ形通风方式下，采空区漏风规律如下

5、：根据采煤工作面Ｕ形通风方式采空区的实际１）工作面向采空区漏风量占供风量很小一情况，利用Ｆｌｕｅｎｔ前处理器Ｇａｍｂｉｔ建立采空区物理部分，大部分风流还是在工作面内流动。模型，其物理尺寸为：进回风巷长×宽×高＝３０ｍ×２）工作面在无风阻突变，采空区内无漏点的４ｍ×３ｍ，工作面巷道长×宽×高＝１８８ｍ×４ｍ×情况下，漏风风速分布线在工作面两端基本上呈对３ｍ，采空区模型长×宽×高＝３００ｍ×１８８ｍ×２０ｍ。收稿日期：２０１４?０７?１６作者简介：雷岩杰（１９８４－），男，河南南阳人，在读硕士研究生，研究方向为煤矿安全工程。３０２０１４年１１月雷岩杰：Ｕ型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规

6、律研究第２３卷第１１期称分布，在进风巷口和回风巷附近的漏风风速较大，回风侧边界风流在漏风流动的过程中，受风阻在工作面中部区域漏风风速相对较小，工作面对称的影响，风压逐渐降低，风流带走的瓦斯量小于瓦斯点处的漏风风速为零。扩散的瓦斯量，使回风侧的瓦斯不能及时排到回风３）工作面进风巷口处漏入的风流和回风巷巷中，导致回风侧边界瓦斯浓度较高。所以随着漏口处漏出的风流较为集中，这两处的风流直接通过风的进行，瓦斯从工作面进风口侧向采空区深部延采空区内部，而工作面中部的漏风相对较小。由于伸到回风侧就会形成“扇形”浓度降低区。受风阻的影响，采空区达到一定距离后，漏风基本上在采空区瓦斯从回风侧流入到工作面

7、回风巷不存在，采空区内部风流达到动态平衡状态。中，导致了上隅角浓度升高。当然上隅角浓度升高还有其他的原因，回采工作面风流在上隅角直角捌３采空区漏风对采空区瓦斯流动和分布影弯处，容易形成涡流区，瓦斯不易被风流稀释排出；响的规律再者就是因为瓦斯的密度比较小，采空区内积聚的根据上面Ｆｌｕｅｎｔ的模拟结果，得到采空区内瓦大量瓦斯能向上移动，使瓦斯容易积聚在上隅角附斯浓度的分布，如图２所示。近，形成瓦斯超限区域。但上隅角瓦斯浓度高，采空区漏风是其主要原因