綜放工作面采空區(qū)滲流場域及滲透系數(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、工作面漏風是采空區(qū)內煤自燃需氧來源的唯一途徑,且煤礦井下采空區(qū)空間構成復雜多變,其滲流場域參數(shù)的改變,直接影響到滲流流場的改變,從而影響到采空區(qū)內煤自燃三帶分布及其它采空區(qū)災害的形成和防治.因此,對采空區(qū)內滲流場域及其特性的研究顯得尤為重要.綜放工作面形成的采空區(qū)具有空間大、遺煤多的顯著特征,其滲流場域及滲流特性在不同采放比條件下具有一定的規(guī)律性,該類問題的分析是綜放工作面采空區(qū)滲流規(guī)律研究的基礎,也是綜放工作面采空區(qū)災害防治技術的理論

2、支撐.
  本文結合實際礦井情況,采取理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬相結合的研究方法,展開了以下研究:采空區(qū)滲流場域的形成特征及影響因素;將煤壁支撐影響區(qū)域內的冒落煤巖體視為自由堆積體多孔介質,利用自制模型,對自由堆積體均質、非均質多孔介質進行了一維滲流實驗研究,探究滲流速度、滲流壓力梯度與介質粒徑大小的關系,滲流狀態(tài)轉變的滲流速度閾值;建立采空區(qū)三維滲流模型,進行了工作面阻力分布對工作面兩端壓差、采空區(qū)內滲流壓力的影響實驗;基于采

3、空區(qū)應力分布確定綜放工作面采空區(qū)滲流場域大小的方法,利用離散元程序UDEC建立了綜放工作面在采放比為1∶1、1∶2、1∶3時的數(shù)值模型,分析了采空區(qū)走向滲流場域、傾向滲流場域隨采放比的變化規(guī)律;利用CFD軟件Fluent分析了綜放工作面采空區(qū)在不同采放比下的滲流規(guī)律、工作面阻力分布對工作面兩端壓差及采空區(qū)滲流的影響,最后,通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析,驗證了實驗規(guī)律和數(shù)值模擬規(guī)律的正確性.
  研究結果表明:在相同滲透速度變化范圍內,隨

4、著構成多孔介質“骨架”顆粒粒徑的增加,滲透的壓力梯度降低,滲流狀態(tài)逐步由以粘性力為主的線性滲流向以慣性力為主的非線性滲流轉變,且轉變的滲流速度閾值逐步減小;非均質多孔介質中的滲透系數(shù)和滲流狀態(tài)轉變的滲流速度大小主要取決于其小粒徑顆粒所占的比例;在相同地質條件下,隨著綜放工作面采放比的增加,采空區(qū)滲流場域在走向上減小,高度增加;采空區(qū)內滲流速度場分布具有較弱的對稱性,進風隅角和回風隅角在相同速度區(qū)間內,回風側滲流范圍大于進風側滲流范圍,走

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