基于Fluent的采空区流场与瓦斯分布规律研究

论文摘要

本文采取理论分析、现场实际与计算机模拟紧密结合的方法,以井下实际数据为基础,理论分析和数值计算为主导,系统论述了综放工作面及采空区流场与瓦斯分布规律及影响采空区瓦斯涌出的主要因素,为今后综放工作面瓦斯综合治理提供科学依据。通过对综放采空区冒落岩体碎胀特性的理论分析和采场矿压的现场实际数据,对采空区横向“三带”的动态分布及其渗透性能进行了深入的研究,为采空区风流场的数值模拟奠定基础。运用流体力学、多孔介质渗流力学及计算流体力学,扩散理论等推导了采空区渗流数学模型和瓦斯稳态分布的数学模型,并采用F1uent软件对采空区空气流动状况及瓦斯分布进行数值模拟,明确了采空区风流速度、压力的分布及瓦斯分布规律。对影响采空区瓦斯涌出的主要技术因素,如风量、风压、回采距离及推进速度等进行了全面的分析,并据此提出了瓦斯治理的措施,并对目前常用的多种通风系统的瓦斯分布规律进行模拟,预测其瓦斯治理效果。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 采空区流场与瓦斯分布规律研究现状
• 1.3 主要研究内容及方法
• 2 综放采空区冒落岩体碎胀及渗透性质
• 2.1 8111综放面煤层赋存条件
• 2.2 工作面采空区冒落岩体的碎胀特性
• 2.3 采空区多孔介质渗流特征
• 2.4 本章小结
• 3 采空区流场和瓦斯分布的数学模型
• 3.1 采场三维稳定渗流场的数学模型
• 3.2 矿井中瓦斯流动及分布的基本形式
• 3.3 采空区瓦斯浓度分布的数学模型
• 3.4 FLUENT中的多孔介质模型
• 3.5 本章小结
• 4 采空区流场与瓦斯分布的模拟
• 4.1 数值模拟的目的
• 4.2 Fluent软件概述
• 4.3 模拟中参数的取值
• 4.4 三维建模及网格划分
• 4.5 模型的建立和参数设置
• 4.6 本章小结
• 5 实验模拟的结果与分析
• 5.1 U型通风模拟结果与分析
• 5.2 U+L型通风模拟结果与分析
• 5.3 U型通风加高抽巷的模拟结果及分析
• 5.4 Y型通风的模拟结果及分析
• 5.5 本章小结
• 6 影响综放采空区瓦斯涌出的主要因素及治理措施
• 6.1 综放面通风条件对采空区瓦斯涌出的影响
• 6.2 综放面生产条件对采空区瓦斯涌出的影响
• 6.3 瓦斯治理措施
• 6.4 本章小结
• 7. 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间主要成果