防止综放工作面上隅角瓦斯超限关键技术研究

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综合机械化放顶煤开采方式由于开采强度大形成大面积的采空区,冒落的煤岩较多,使得冒落的煤岩涌出的瓦斯大量进入到工作面,导致上隅角瓦斯超限时有发生,严重制约着煤矿安全高效生产。实验研究表明,对综放采空区上覆岩层内的瓦斯流动及运移规律的研究是合理的治理上隅角瓦斯超限的理论基础。因此,结合矿井的实际情况并用FLUENT计算流体软件进行模拟,同时对比U型、U+L型、Y型不同的通风系统在治理上隅角瓦斯超限的优劣性。由于矿井在生产过程中工作面瓦斯含量较大,瓦斯涌出源复杂,根据瓦斯来源制定治理方案。针对保德矿的实际情况,工作面采落煤的瓦斯涌出量为8m3/min,采空区向工作面瓦斯涌出量为30m3/min,占到瓦斯涌出总量的76%左右,比例较大,对采空区瓦斯流动及运移规律的研究势在必行。传统的U型通风风流在流经工作面下隅角处大部分风流流入工作面,一小部分风流由于漏风流入采空区,在工作面上隅角处风流较小,在工作面整个回风回路中,上隅角处形成涡流,这样就使上隅角成为瓦斯聚集的主要区域。基于U型通风系统在开采过程中存在的问题提出了U+L和Y型通风系统。论文中重点概括了目前常用的治理上隅角瓦斯的方法,对上隅角埋管、瓦斯尾巷、高抽巷治理上隅角瓦斯做了详细的介绍说明,根据因地制宜的实际情况,优先考虑了通过改变通风方式来治理上隅角瓦斯超限。论文中对采空区的“横三区”和“竖三带”进行了划分,总结了采空区瓦斯运移规律,为采空区瓦斯涌向工作面机理研究提供的理论基础。论文中运用的FLUENT软件结合保德矿现场实测数据,模拟比较了工作面在不同通风方式下的漏风情况及采空区瓦斯分布规律,分析U+L型和Y型通风系统在治理上隅角瓦斯问题上的优缺点。将模拟结果和实测数据进行比较,说明了软件模拟在解决实际工程问题上的合理性,将数值模拟运用在条件相似的矿井并进行推广,具有很高的应用价值。
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