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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于CFD的采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)數(shù)值模擬的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 在高瓦斯厚煤層的開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯危害已經(jīng)影響到煤礦正常生產(chǎn)，其中采空區(qū)瓦斯危害是目前煤礦災(zāi)害防治的重點(diǎn)之一。本文通過(guò)分析對(duì)比瓦斯運(yùn)移分布規(guī)律模擬結(jié)果，得出了寺河煤礦采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)參數(shù)，對(duì)寺河煤礦采空區(qū)瓦斯抽采效率的提高有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文以山西晉城寺河礦綜采工作面的采空區(qū)為研究對(duì)象，在分析了寺河煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀、工作面瓦斯涌出規(guī)律、采空區(qū)瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例、以及采空區(qū)采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采參數(shù)后，通過(guò)對(duì)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律及國(guó)內(nèi)采空區(qū)瓦斯埋管抽采方法的總結(jié)分析，構(gòu)建了該礦采空區(qū)瓦斯抽采數(shù)值模型，進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)分析對(duì)比瓦斯運(yùn)移分布規(guī)律模擬結(jié)果，得出了寺河煤礦采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)參數(shù)，對(duì)寺河煤礦采空區(qū)瓦斯抽采效率的提高有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 通過(guò)構(gòu)建晉城寺河礦采空區(qū)瓦斯抽采數(shù)值模型、進(jìn)行數(shù)值模擬等研究，提出提高寺河礦采空區(qū)瓦斯抽采效率的埋管參數(shù)，有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。 先通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和層流運(yùn)動(dòng)的原理來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)瓦斯在煤層中流動(dòng)和瓦斯在采空區(qū)中的流動(dòng)的基本規(guī)律，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過(guò)CFD進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果在采空區(qū)選擇合適位置采用埋管抽采，最后確定瓦斯抽采埋管參數(shù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1采空區(qū)埋管抽采使瓦斯抽采更加高效安全且通過(guò)本項(xiàng)目的研究可以為其他礦井的采空區(qū)瓦斯抽采提供技術(shù)支持； 2采用CFD程序FLUENT來(lái)模擬采空區(qū)氣體的流動(dòng)規(guī)律更直觀明了進(jìn)行研究。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 通過(guò)一系列研究模擬得出的結(jié)論可作為山西省該試驗(yàn)礦井采空區(qū)實(shí)際瓦斯抽采的理論依據(jù)，對(duì)該試驗(yàn)礦井采空區(qū)瓦斯抽采效率的提高和對(duì)其他礦井瓦斯抽采有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義，同時(shí)合理的抽采方式能提高瓦斯抽采力度，不僅對(duì)減少全球瓦斯排放量減少空氣污染，還能促進(jìn)瓦斯的開(kāi)發(fā)利用，也同時(shí)可降低瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出等引起的而使煤礦生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的破壞和損失事故。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 在高瓦斯厚煤層的開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯危害已經(jīng)影響到煤礦正常生產(chǎn)，其中采空區(qū)瓦斯危害是目前煤礦災(zāi)害防治的重點(diǎn)之一。本文以山西晉城寺河煤礦綜采工作面的采空區(qū)為研究對(duì)象，在分析了該寺河煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀、工作面瓦斯涌出規(guī)律、采空區(qū)瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例、以及該寺河煤礦采空區(qū)采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采參數(shù)后，通過(guò)對(duì)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律及國(guó)內(nèi)采空區(qū)瓦斯埋管抽采方法的總結(jié)分析，構(gòu)建了該礦采空區(qū)瓦斯抽采數(shù)值模型，進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)分析對(duì)比瓦斯運(yùn)移分布規(guī)律模擬結(jié)果，得出了寺河煤礦采空區(qū)瓦斯埋管抽采技術(shù)參數(shù)，對(duì)寺河煤礦采空區(qū)瓦斯抽采效率的提高有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 0錢鳴高, 劉聽(tīng)成. 礦山壓力及其控制[M]. 煤炭工業(yè)出版社, 1991. 0王戈. 綜采工作面充填開(kāi)采采空區(qū)瓦斯運(yùn)移研究[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南科技大學(xué), 2009. 0金佩劍. 寺河礦提高瓦斯抽放效果研究[D]. 阜新: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)2008. 0齊慶杰. 采場(chǎng)瓦斯三維流動(dòng)及瓦斯?jié)舛鹊臄?shù)值解法[J]. 阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 1990(4).
同類課題研究水平概述
- 目前采空區(qū)瓦斯抽放已成為幾種主要抽放瓦斯方法之一。在國(guó)外主要采煤國(guó)都非常重視這類瓦斯的抽放，抽出的瓦斯量在總抽放量中占有較大的比重，如德國(guó)及日本均達(dá)30%左右。 在采空區(qū)瓦斯的危害中，上隅角瓦斯集聚是一個(gè)抽放重點(diǎn)。工作面上隅角瓦斯積聚和處理的問(wèn)題，同樣是國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員努力攻關(guān)的重點(diǎn)。法國(guó)煤礦采用壓風(fēng)引射器引排綜采面上隅角的瓦斯；波蘭、日本和德國(guó)用小型氣動(dòng)風(fēng)機(jī)吹散上隅角的積聚瓦斯；前蘇聯(lián)運(yùn)用抽放泵抽排上隅角瓦斯。 在上世紀(jì)50年代初，撫順礦區(qū)老虎臺(tái)礦就進(jìn)行密閉采空區(qū)的瓦斯抽放，抽出瓦斯供市區(qū)民用。此后該試驗(yàn)礦井區(qū)的其他礦井亦進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放。到60年代采空區(qū)密閉抽放瓦斯還在包頭五當(dāng)溝礦及中梁山南礦應(yīng)用過(guò)，效果非常明顯。同時(shí)上世紀(jì)50年代末地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法在于陽(yáng)泉四礦、三礦進(jìn)行了應(yīng)用。在近一年的時(shí)間里總共抽出純瓦斯162萬(wàn)m3，瓦斯?jié)舛?5.4%～46.8%，效果非常明顯。1961年中梁山煤礦南礦也曾應(yīng)用地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法。另外同時(shí)期在陽(yáng)泉四礦三坑曾試驗(yàn)過(guò)一種頂板尾巷抽放采空區(qū)瓦斯的方法，同樣取得了較好效果。 隨后在較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)采空區(qū)瓦斯抽放工作沒(méi)有多大發(fā)展，隨著瓦斯抽放工藝的進(jìn)步及抽放設(shè)備的完善，近幾年采空區(qū)瓦斯抽放有了明顯的發(fā)展，不僅抽放的礦井增加許多，抽放方法也是多種多樣。 例如在淮北礦務(wù)局，試驗(yàn)頂板水平鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯方法，鉆孔位于開(kāi)采層頂板以上6～8m，抽出純瓦斯0.7～0.8 m3/min 左右，瓦斯?jié)舛?0%～80%；天府礦務(wù)局磨心坡礦試驗(yàn)和應(yīng)用了工作面邊采邊抽采空區(qū)瓦斯及隔離密閉抽放采空區(qū)瓦斯取得了非常好的效果；中梁山煤礦在采用偽斜正臺(tái)階采煤法及下行通風(fēng)方法的條件下，采取鉆孔及石門密閉相結(jié)合的抽放采空區(qū)瓦斯方法；南桐礦務(wù)局東林礦從1985年開(kāi)始抽放密閉采空區(qū)瓦斯；松藻礦務(wù)局二礦采用從開(kāi)采層向冒落拱上方打鉆抽放采空區(qū)瓦斯；雞西礦務(wù)局城子河礦根據(jù)采場(chǎng)氣體流動(dòng)理論將抽放管口盡量移到采空區(qū)的最上邊緣，并置于回采工作面延長(zhǎng)線附近取得了很好的抽放效果。
