Y型通风回采工作面采空区流场和瓦斯分布规律研究

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目前,随着沿空留巷技术的发展成熟,人们开始运用Y型通风方式,来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。因此研究Y型通风方式下的采空区流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、漏风三带、瓦斯浓度分布规律,对治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸有着非常重要的理论和现实意义。为了避免模型对模拟结果的影响,本文分析了机巷、风巷不同长度和边界层网格加密对模拟结果的影响,通过研究确定了合适的物理模型和边界层网格划分方法。在此基础上利用计算流体力学的理论,推导采空区漏风及瓦斯分布的控制方程,利用Gambit软件建立Y型通风工作面采空区物理模型,并进行网格划分。运用Fluent软件对两进一回(机巷和风巷进风、沿空留巷回风)Y型通风方式不同配风和一进两回(机巷进风、风巷和沿空留巷回风)Y型通风方式沿空留巷回风量占总回风不同比值情况下采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、漏风三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。模拟结果表明,Y型通风方式风流从机巷流入,在流经工作面通道时,一部分风流漏入采空区,最终汇聚到沿空留巷,经沿空留巷出口排出,漏风较多,采空区瓦斯浓度较低;采空区瓦斯浓度分布为:沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近机巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高;对两进一回Y型通风方式当总风量不变的情况下,随机巷进风占总进风的比例增大,采空区漏风量增大;采空区高浓度瓦斯值线后移;无论从机巷侧还是沿空留巷侧看,采空区自燃带和窒息带范围逐渐变小,散热带范围逐渐变大;对一进两回Y型通风方式,随着沿空留巷回风量占总回风量的比例的增大,工作面两端以及工作面和沿空留巷压差增大,采空区漏风量增大;采空区高浓度瓦斯值线后移;无论从机巷侧还是沿空留巷侧看,采空区自燃带和窒息带范围逐渐变小,散热带范围逐渐变大。
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