采空区瓦斯渗流规律的CFD模拟

基于Fluent的工作面瓦斯抽采效果数值模拟刘永杰【摘要】Gas seriously threats the safety of coal production. Reasonable extraction technology can effectively a- void gas accidents in coal mines. The paper mainly discusses gas extraction effect in bedding drilling and the ap- plication of Flurnt simulation software, which helps to obtain optimal bedding boring layout and extraction flow and provides necessary technical support for collieries with similar working face conditions.%瓦斯严重威胁煤矿的安全生产，合理的抽采技术可以有效地避免煤矿瓦斯事故的发生。

主要研究煤矿顺层钻孔的瓦斯抽采效果，采用Fluent模拟软件，得出最优的顺层钻孔布置方式和抽采流量，为有类似工作面条件的矿井提供必要的技术支持。

【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P95-97)【关键词】煤矿安全;瓦斯治理;抽采技术【作者】刘永杰【作者单位】山西潞安矿业集团有限责任公司李村煤矿,山西长治048000【正文语种】中文【中图分类】TD712.6瓦斯是威胁矿井安全的主要因素之一。

瓦斯事故造成大量的人员伤亡和财产损失，治理煤矿瓦斯已成为煤矿的主要工作之一，目前治理瓦斯的方法众多，如开采保护层、抽采瓦斯等。

现以顾桥矿11221工作面为例，通过Fluent模拟技术，研究煤矿顺层钻孔不同流量下瓦斯抽采的效果。

收稿日期:2010-08-21基金项目:国家重点基础研究发展计划973项目(2005CB221503)作者简介:郑竹林(1963-),男,四川广安人,高级工程师,现在煤炭科学研究总院重庆研究院从事煤矿安全装备研究工作。

示踪气体的CF D 模拟分析采空区瓦斯流动规律郑竹林(煤炭科学研究总院重庆研究院,重庆 400037)摘 要:为了加强采空区瓦斯的治理,需要对工作面后方采空区瓦斯流动和分布规律进行研究,文章介绍了利用CFD 采空区气体流场模拟软件模拟分析瓦斯在采空区中的流动规律,通过示踪气体的CFD 模拟分析,掌握了13118工作面采空区瓦斯流动规律,为工作面建立合理的通风方式以及进行采空区瓦斯抽采提供了依据。

关键词:CFD 模拟;采空区瓦斯;瓦斯流动规律中图分类号:TD712+5 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2011)01 0058 02工作面采空区瓦斯流动和分布规律的研究,能为建立合理通风方式、采空区瓦斯抽采以及防治自然发火提供可靠的技术基础。

然而采空区气体流动是一个较复杂的过程,不同的采空区其内部气体的运移规律是有差别的,即使是相同的采空区,不同的深度其气体的运移特征也是不同的,这无疑增加了采空区流动气体研究的复杂性[1-2]。

另外,由于采空区内部环境的复杂,人和仪器都不可能进入其内部进行测量,而采用普通的采空区埋管的方式成功率非常低,测取的数据可信度也没有保障[3]。

为了研究采空区瓦斯流动规律,试验采用商业的CFD 程序FLUENT 来模拟长壁工作面采空区气体的流动规律。

根据矿井的实际情况,长壁工作面的CFD 模型是通过FLU ENT 的G a m bit 前处理器进行构建和划分网格的,随之导入解算器进行模拟[4]。

鉴于采空区瓦斯气体的多样性,本文主要介绍了谢桥煤矿13118工作面运用CFD 模型模拟示踪气体在采空区中的流动及分布规律,进而分析出采空区中瓦斯的流动及分布规律。

Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究的开题报告
一、研究背景及意义
煤矿采矿过程中，由于地质构造、煤体构造、采矿工艺等原因，难免会产生瓦斯，如果不能及时有效地排放，就会产生矿井瓦斯事故。

因此，瓦斯治理对于安全生产至关重要。

而煤矿瓦斯治理的核心是通风系统，通风系统的设计和优化是保障矿井安全的必要条件。

Y型通风采空区是煤矿通风系统中常见的一种形式，研究其瓦斯流场规律，对于提高煤矿通风系统的运行效率和安全性具有重要意义。

二、研究目的
本文旨在通过数值模拟方法研究Y型通风采空区的瓦斯流场规律，探究其影响因素和优化策略，为煤矿通风系统的运行和瓦斯治理提供理论依据和技术支持。

三、研究内容
1.建立Y型通风采空区瓦斯流场数值模型；
2.探究Y型通风采空区瓦斯流场规律，分析其影响因素；
3.优化Y型通风采空区通风系统，提高通风效率和安全性；
4.分析Y型通风采空区瓦斯爆炸危险性，提出瓦斯治理建议。

四、研究方法
本文采用计算流体力学（CFD）数值模拟方法，利用Fluent等软件建立Y型通风采空区瓦斯流场模型，并进行数值计算分析。

根据数值模拟结果，结合现场实验数据和文献资料，分析影响因素和优化策略，提出瓦斯治理建议。

五、预期结果
通过数值模拟研究，预计可以得出以下结论：
1.Y型通风采空区的内部瓦斯流场规律及其影响因素；
2.Y型通风采空区通风系统的优化方案，提高通风效率和安全性；
3.Y型通风采空区中瓦斯爆炸的危险性分析及瓦斯治理建议。

六、研究意义
本研究可为煤矿通风系统的建设和瓦斯治理提供理论基础和实践支持，有助于提高煤矿采空区的安全性和运行效率，对于促进我国煤炭行业的健康可持续发展具有重要意义。

综采工作面风流流动规律的CFD模拟
张海顺
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2018(000)023
【摘要】基于FLUENT仿真软件,依据现场情况建立煤矿巷道模型,通过CFD计算流体力学理论对综采工作面的风流流动规律进行分析.数值模拟结果表明,我国综采工作面的风流大体呈现\"两边小、中间大\"的流动规律,并且在采煤机两侧会出现两段风速>3.5m/s的峰值区,对综采工作面的粉尘分布产生关键影响.该数值模拟结果为综采工作面的粉尘防治提供了科学的依据.
【总页数】2页(P41-42)
【作者】张海顺
【作者单位】山东能源集团枣庄矿业(集团)有限责任公司矿山救护大队,山东枣庄277100
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD72
【相关文献】
1.示踪气体的CFD模拟分析采空区瓦斯流动规律 [J], 郑竹林
2.采空区瓦斯流动规律的CFD模拟 [J], 胡千庭;梁运培;刘见中
3.综采工作面风流-粉尘逸散规律CFD模拟分析 [J], 尹文婧;李斌;王峰
4.采空区瓦斯流动规律CFD数值模拟的误差分析 [J], 凌志迁;卢平;曾晓红;唐小山;杨百顺
5.采空区瓦斯流动规律CFD数值模拟的误差分析 [J], 凌志迁;卢平;曾晓红;唐小山;杨百顺
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于COMSOL的采空区瓦斯抽采数值模拟研究胡延伟;孙路路;江城浩;黄腾瑶;陈连军【摘要】为了研究采空区内瓦斯达到稳定后的分布规律,从而确定瓦斯抽采巷道的位置,结合孔庄煤矿7433工作面实例,基于“O型圈”理论,采用分块赋值孔隙率的方法,通过COMSOL有限元分析软件对采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟.模拟结果表明:工作面漏风不断流入采空区与瓦斯持续解吸涌出形成了1个动态平衡结果;7433工作面回采至180 m处时瓦斯富集,可以确定瓦斯抽采巷处于裂隙带上,瓦斯抽采巷道内错距离在10～30 m范围时抽采效果达到最优.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)005【总页数】5页(P167-170,174)【关键词】采空区;瓦斯分布;瓦斯抽采;瓦斯涌出;数值模拟【作者】胡延伟;孙路路;江城浩;黄腾瑶;陈连军【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD712随着我国煤矿开采逐渐向深部发展，地质环境受多种因素影响，瓦斯已经成为威胁煤矿安全生产及工人生命安全的最重要因素[1-3]。

瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的主要技术措施之一，但由于相应的瓦斯抽采理论的匮乏以及研究手段的制约，导致采空区瓦斯抽采这一手段的利用相对滞后，尤其是对位于工作面后方的采空区，其具有人员不能进入且很难被常规方法处理的特殊性及困难性，应用模拟仿真的方法来解决这一问题已经成为当前研究领域一种主流研究方法[4-6]，除此以外采空区内的瓦斯涌出运移过程极其其复杂，往往涉及到高阶非线性的偏微分方程，针对以上所提主要问题，采用多物理场仿真模拟软件COMSOL Multiphysics来模拟[7]采空区内瓦斯动态平衡后的分布规律，为确定采空区瓦斯治理提供依据使采空区瓦斯分布规律特征的理论讨论更趋向于完善。

煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究煤矿采空区上覆岩层结构和移动规律分析综放工艺在开采高含量瓦斯厚煤层的推广应用中之所以遇到困难，往往是由于综放面上隅角瓦斯易超限，从而被迫断电撤人、中断生产所导致的。

上隅角瓦斯的主要来源一是工作面煤壁释放出的瓦斯，二是采煤工作面新采落下来的煤炭中散发出来的瓦斯，三是从采空区涌出的瓦斯，其中采空区涌出瓦斯是主要的来源。

由于采动影响在采动断裂带形成的破断裂隙和离层裂隙，采动裂隙网络与采空区相连通形成采动断裂带，由于瓦斯的升浮、扩散和渗透作用，在采动断裂带形成瓦斯富集区，这是瓦斯抽采的重点区域。

因此，要研究采空区内瓦斯的渗流规律，有必要先研究采空区岩体的垮落特征，按照采场覆岩横向采动特征，将采空区按照自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区在横向进行划分，弄清各区碎胀系数、空隙率的分布特点；研究采空区上覆岩层采动断裂带的高度、碎胀系数及空隙率等特征，以便较全面地分析和研究采空区内空气—瓦斯混合气体在冒落带和采动断裂带内的渗流规律。

采空区瓦斯流场数学模型研究煤矿采空区内的瓦斯流动情况，建立起瓦斯流场的数学模型，对于认识采空区内瓦斯的真实流动状况以及对于进行数值模拟都有重要的基础意义。

垮落带之上的采动断裂带，在存在破断裂隙和离层裂隙相互贯通的同时，煤岩体内的裂隙还会与综放采场和采空区连通。

研究瓦斯在采动断裂带内的渗流、升浮和扩散原理，可以为解释采动断裂带是瓦斯聚集带，为其内布置钻孔抽采、巷道排放等瓦斯治理技术提供科学依据。

求解方法的选择FLUENT提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。

三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。

分离解和耦合解方法的区别在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，耦合解是同时解。

两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：湍流或辐射）。

隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。

塔山矿采空区渗流模拟及综合防灭火技术张欣【摘要】The coal seam in Tashan mine is easy self-ignition seam. According to the characteristics of coal spontaneous combustion in goaf, the ignition regions in goaf are divided by using numerical simulation and Beam Tube Monitoring Systems. Based on the actual situation and ignition regions,nitrogen-plasma technique and colloidal material are used. After governance,oxygen concentration below 7%,CO concentration below50ppm. The problem of coal spontaneous in goaf is controlled effectively.%塔山煤矿是煤层易自然矿井,针对塔山矿采空区遗煤自燃问题,采用Fluent数值模拟结合地面束管检测系统检测的方法确定采空区煤炭自燃发火区域.根据火区范围结合矿井实际情况,提出了采用注氮和胶体材料的综合防灭火措施. 通过一段时间的治理, 实时监测采空区氧气体积分数小于7%,CO浓度低于50ppm,采空区的遗煤自燃问题得到了有效控制.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P60-62)【关键词】采空区;煤自燃;数值模拟;注氮;胶体材料【作者】张欣【作者单位】同煤集团塔山煤矿有限公司,山西大同 037003【正文语种】中文【中图分类】TD75+2.2塔山矿采空区渗流模拟及综合防灭火技术张欣（同煤集团塔山煤矿有限公司，山西大同037003）摘要塔山煤矿是煤层易自然矿井，针对塔山矿采空区遗煤自燃问题，采用Fluent数值模拟结合地面束管检测系统检测的方法确定采空区煤炭自燃发火区域。

基于CFD对采空区瓦斯运移规律的数值模拟丁香香;范彦明;崔光磊【摘要】采空区风流运动规律直接影响采空区乃至整个采场的瓦斯分布与涌动.以徐庄煤矿7335工作面为例,运用GAMBIT建立采空区多孔介质模型,流体力学软件FLUENT模拟采空区内流场,揭示了采空区漏风风速、压力的分布以及瓦斯在采空区内的运移规律,对保证煤矿的安全生产,提高矿井的经济效益有重要指导意义.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】4页(P11-14)【关键词】采空区;风速;压力;瓦斯【作者】丁香香;范彦明;崔光磊【作者单位】中国矿业大学安全工程学院;中国矿业大学安全工程学院;中国矿业大学安全工程学院【正文语种】中文我国是煤炭开采大国，但矿井开采中，瓦斯、水、煤尘、火、顶底板等事故频繁发生，其中因工作面上隅角瓦斯积聚引起的瓦斯爆炸和采空区遗煤自燃导致的火灾事故，严重威胁着煤矿安全生产［1］。

上隅角瓦斯积聚或者采空区遗煤自燃，大部分都是由于工作面向采空区的漏风引起的。

撒占友、何学秋等采用数值模拟和实际测定两种方法研究了某综采工作面采空区及上隅角瓦斯浓度分布规律，为工作面与采空区的瓦斯治理提供了理论依据［2］。

胡千庭、梁运培、刘见中运用CFD数值模拟，研究了采空区瓦斯流动及分布规律。

模拟结果表明：采空区回风巷侧的最高瓦斯浓度可达80%，也证明了采用CFD模型研究采空区瓦斯流动规律是可行的［3］。

煤矿井下采空区是由气体、煤岩固体岩块和裂隙组成。

裂隙相互连通，相对整个采空区比例很小，具有渗流力学所描述的多孔介质的特征，因而气体在采空区的流动可以看作是气体在多孔介质中的渗流。

关于采空区上覆岩层采动裂隙分布规律方面，国内外学者做了大量的研究，得出采空区覆岩层“横三区”、“竖三带”的理论：采空区上覆岩层受到煤层采出的影响在垂直方向形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带；在水平方向形成煤壁支撑影响区、岩层离层区和重新压实区［4-8］。

综采工作面采空区漏风规律数值模拟唐明云;戴广龙;秦汝祥;陈清华【摘要】In order to obtain fully mechanized face and its goaf air flow field distribution, the ventilation network theory was involved to establish the air leakage resistance coefficient model in goaf, which considers the effects of the speed of coalface's retreat, the rock characteristic of roof and the different collapse extent of the roof in the gradient direction, etc. The fluid mechanics calculation software FLUENT and its grid adaptive technique were applied to simulate the air flow field status in the 121103 coalface and its goaf of Liuzhuang Mine of SDIC XINJI. Comparing the simulative air flow quantity distribution with metrical value of coalface on the gradient direction, the air flow quantity distribution trend is uniform on the whole. The simulative results show that the main air leakage district of coalface is 0-25 m in the gradient direction and there is some air flow back to coalface in this district. There is little change of the air flow in the district of 25-215 m. The contours of flow field are not symmetrical in the gradient direction, and there is a low-speed zone in the district of 0-10 m in the strike direction and 20-30 m in the gradient direction.%为得到综采工作面及其采空区的流场分布,基于通风网络理论推算得出采空区漏风阻力系数模型,该模型综合考虑采面的回采速度,顶板岩性,采空区倾向上顶板的沉降量等因素影响,利用FLUENT软件及其自适应网格技术,对国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿121103工作面及其采空区漏风流场进行数值模拟,并对模拟结果与现场实测工作面风量分布进行比较,工作面风量分布趋势吻合较好.模拟结果表明:该工作面向采空区漏风主要发生在倾向0～25m区域内,在该区域内,漏入采空区内的风量有部分返回至工作面；在倾向25～215m区域内,工作面风量变化不大;采空区漏风流场等值线在倾向上并不是对称分布的,在采空区走向0～10m及倾向20～30m区域内存在低速区.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)004【总页数】5页(P1494-1498)【关键词】综采面;数值模拟;自适应网格技术;工作面风量分布【作者】唐明云;戴广龙;秦汝祥;陈清华【作者单位】安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南,232001;安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南,232001;安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南,232001;安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南,232001【正文语种】中文【中图分类】TD721掌握综采工作面采空区漏风流动规律，对预防采空区自然发火具有重要作用。

综放面采空区瓦斯抽放条件下氧浓度场的CFD模拟
纪玉龙;时国庆;常绪华;高兴生
【期刊名称】《中国煤炭》
【年(卷),期】2012(038)004
【摘要】为研究采空区瓦斯抽放条件下自然发火的规律,建立了瓦斯抽放条件下综放面采空区自然发火的CFD模型,采用计算流体动力学技术模拟了该条件下高瓦斯综放工作面采空区氧气浓度的分布,并采用现场实测数据对模型进行了校准和验证,利用模拟结果分析了采空区瓦斯抽放条件下,浮煤自然发火的规律,分析了采空区瓦斯抽放和防灭火之间的关系,提出了瓦斯抽放条件下的防灭火工作技术思路与关键技术.
【总页数】5页(P86-89,99)
【作者】纪玉龙;时国庆;常绪华;高兴生
【作者单位】国网新疆准东煤电有限公司,新疆维吾尔自治区昌吉市,831800;中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116;国网新疆准东煤电有限公司,新疆维吾尔自治区昌吉市,831800【正文语种】中文
【中图分类】TD752.2
【相关文献】
1.瓦斯抽放条件下综放面采空区易自燃区的判定 [J], 宁洪进;李伟民;魏海亮;时国庆
2.黄岩汇矿综放面采空区三维抽采条件下氧浓度数值模拟研究 [J], 朱兴攀;文虎;王凯;乔懿麟
3.综放面采空区氧气浓度场分布研究 [J], 袁文静;刘振国;杨日丽
4.瓦斯抽放条件下采空区流场数值模拟 [J], 康雪;梁军;姚亚虎;王麒翔;覃木广
5.瓦斯抽放条件下采空区自燃三带分布规律的模拟研究 [J], 侯玉亭;曹升玲;董祥武因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

瓦斯电厂甲烷泄漏CFD模拟研究
贾永森;胡建荣;李锐;贾玉进;邹杰
【期刊名称】《化工管理》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】瓦斯电厂需要大量管道进行甲烷输送,在长期运行过程中由于管道腐蚀等原因,厂房会出现甲烷泄漏现象,使得环境中甲烷浓度达到燃爆浓度。

对山西某瓦斯电厂采用CFD数值模拟方法,模拟在厂房散热通风条件下不同位置甲烷泄漏的浓度分布情况,为散热通风情况下甲烷泄漏的预防和控制提供有效理论依据。

研究发现,厂房内不同位置风场的变化对甲烷气体泄漏浓度分布情况有着重要影响,在厂房中部位置,甲烷气体向下运动并由机械排风机排出;在靠近厂房两侧大门位置,甲烷气体在多重作用下向厂房上部运动,使得除泄漏口附近外,厂房顶部靠近屋顶处甲烷气体浓度最高。

该研究为瓦斯电厂散热通风条件下甲烷泄漏报警器的布置提供了量化参考。

【总页数】5页(P86-90)
【作者】贾永森;胡建荣;李锐;贾玉进;邹杰
【作者单位】华晋焦煤有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM621
【相关文献】
1.网格精度对山区地形气体泄漏CFD模拟影响的研究
2.槽车装卸区泄漏爆炸CFD 模拟研究
3.CFD模拟障碍物条件下甲烷扩散的有效性研究
4.基于CFD的海底输油管道泄漏扩散数值模拟研究
5.基于CFD的海底输油管道泄漏扩散数值模拟研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。