u型和y型通风采空区瓦斯运移规律研究

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1、2013．N0．12工业工程与技术JournalofHenanScienceandTechnologyU型和Y型通风采空区瓦斯运移规律研究郑鹏(平煤神马集团勘探工程处，河南平顶山467099)摘要：u型和Y型通风方式是目前国内常用的2种通风方式，为了更好的研究两种通风方式下采空区瓦斯流动规律，论文建立了二维计算流体力学模型。应用fluent软件进行数值模拟，系统研究这两种通风方式下采空区流场和瓦斯运移规律，并对模拟结果进行比较分析．得出Y型通风能够更好地治理上隅角瓦斯积聚。关键词：Y型通风：U型

2、通风：采空区：瓦斯运移Abstract：TheU—typeandY—typeventilationiscommonlyusedtwokindsofventilationmode，inordertobetterresearchthetwoventilationmodesgobgasflowdistribution．thepaperestablishedatwo—dimensionalCFDmode1．Usingfluentsoftwarefornumericalsimulation，andsyst

3、ematicstudythesetwoventilationmodesflowfieldandgasmigrationlawingob．Simulationresultswerecompared，obtainedtheY—typeventilationcanbettercontroltheuppercomergasaccumulation．Keywords：Y-typeventilation；U—typeventilation；gobarea；gasmigration中图分类号：TD712文献标

4、识码：A文章编号：1003—5168(2013)23—0045—02传统的u型通风系统不能很好的解决巷道瓦斯超限问式中，c组分s的体积分数；pc组分s的质量分数；题，尤其是工作面上隅角，瓦斯浓度常常超限，造成这种现象的D，一组分的扩散系数；s一微元体内的生成率。最根本原因是采空区漏风流场引起上隅角瓦斯积聚。虽然可以2Y型通风采空区模型建立及边界条件设置采用各种技术手段对u型通风系统进行改进，但效果并不特别1252(1)~_作面为某矿首采面，主要开采11—2煤，该工作明显。而对于瓦斯涌出量较大的工

5、作面，采用两进一回Y型通面走向长1150m，工作面长260m，通风方式为Y型通风。风系统可以很好地解决回风流中瓦斯浓度过高和上隅角瓦斯2．1Y型通风采空区物理模型建立积聚的问题。综合比较，Y型通风方式更具治理优势[-3]。采空区解算物理模型要反映工作面、采空区主要特征。而1采空区渗流控制方程且尽量与采空区实际相符，还要使模型可以在Fluent软件中运采空区流体在多孔介质中流动，遵循质量、动量、组分质算。取工作面倾斜长265m，进风巷和回风巷宽都为5m，充填量三个守恒定律。控制方程是对守恒定律的数

6、学描述，下面对墙、采空区宽260m．其中充填墙宽为3m，采空区取300m作为采空区流体流动的数学模型作简单的介绍。模拟对象，物理模型如图1所示。1．1质量守恒定律2．2模拟边界条件设置同一时间内流体微元体质量的增加等于流人该微元体的进风巷人口设置为速度人口(velocity—inlet)，两条巷道总净质量。可用下式表示：进风量为2500m3／min，其中主进风巷1800mS／min，副进风巷700m3／min，由此可推算主、副进风巷入口速度分别为2m／s、+++：0(1)dtdxdydz0．78

7、m／s，回风巷出口设为自由出口(outflow)，采空区及充体墙式中，p一流体密度，kg／m。；卜一时间STu；v、w、一速度在x、设置为多孔介质(porous)，采空区、工作面和充填墙之间、充填Y、z方向上的分量。墙和回风巷之间相邻区域设为内部(interior)边界，其余设置为上式是瞬态三维可压缩流体的质量守恒方程，对于二维墙体边界(wal1)。采空区底板设置为瓦斯源项，其瓦斯涌出量设模型稳态、不可压缩流体质量守恒定律为：为常数。OU+(2)_ldxdv-1．2动量守恒定律微元体中流体动量对

8、时间的变化率等于外界作用在该微作呵．．●熏元体上的各种力之和。即N—s方程：+=0x0V鲁dx(udX)+0V(u0V)一0X+S(3)一0·+：(粤)+(粤)一+s(4)图1采空区数值计算物理模型0xdvdxOxdvOyOx3采场数值模拟结果及分析式中，p一流体密度，kg／m；u、v～速度在x．y方向上的分3．1u型通风方式流场分布规律量；一动力粘度；P一流体微元上的压力；s、sf一动量守恒方程图2为u型通风方式下采空区流场静压分布图。可以看的源项出，在工作面进风侧风压最大，并以其为中心沿工作