王庄矿高位钻孔采空区瓦斯治理技术研究

作     者：王立峰 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高建良

授予年度：2015年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：工作面物理模型 涌出源位置 高位钻孔 抽采纯量 终孔位置 

摘      要：随着煤矿开采深度及开采规模的不断增大,造成工作面瓦斯涌出量急剧上升,往往导致工作面上隅角瓦斯超限。工作面涌出的瓦斯很大一部分来源于采空区,而高位钻孔作为采空区瓦斯抽采较为有效的手段,对高位钻孔抽采条件下的采空区瓦斯分布规律及高位钻孔终孔位置的确定进行研究对工作面瓦斯治理具有重要意义。利用Fluent软件对工作面及采空区流场进行数值模拟时,为减少建模的复杂程度及计算量,本文模拟了不同工作面物理模型设置情况下的流场分布规律,对比流场分布存在的异同,针对不同的研究目的寻求出较为合适的工作面物理模型设置方法,模拟结果可知:当对工作面流场进行研究时,必须根据工作面设置的实际情况建立与之对应的物理模型;当对上隅角瓦斯浓度及采空区流场进行研究时,可在工作面设置支护的基础上,将之考虑为多孔介质区域(紊流)处理。为考察潞安王庄矿高位钻孔瓦斯抽采效果,对该矿8101工作面在有、无高位钻孔抽采条件下的采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟研究,得到高位钻孔抽采可明显降低采空区瓦斯浓度,且能使上隅角瓦斯浓度由2%降低到0.6%,解决了上隅角瓦斯超限问题。为确定出8101工作面高位钻孔最佳终孔布置位置,对钻孔终孔布置在距回风巷巷帮20m、30m、40m、50m条件下,距采空区底板垂直高度31.3m、36.3m、46.3m、56.3m、66.3m、76.3m、86.3m处的抽采纯量、抽采混量及抽采浓度规律进行了模拟研究。数值模拟可知钻孔终孔应布置在距回风巷巷帮30m,距采空区底板垂直高度36.3m处;由现场钻孔抽采数据可知,钻孔终孔布置在距回风巷巷帮30m,距采空区底板33.8m处抽采效果最好。模拟结果与实测数据基本一致,从而验证了模拟的正确性。