采空区瓦斯流动规律的CFD模拟

煤层瓦斯流动的数值模拟及在煤壁的应用

对煤层瓦斯流动的规律进行了研究,论述了几种流动规律及其应用范围:线性渗透理论适用于低雷诺数区、线性层流区域;线性扩散理论适用于煤的微孔隙和煤体表面;渗透—扩散理论适用于含有裂隙和微孔隙的煤体;非线性渗透理论适用于中雷诺数区,非线性层流区域;考虑地应力场、地温场,及地电场等地物场和应力史对煤层瓦斯流动场具有显著的作用和影响条件下的渗流理论,这种理论是综合考虑多种因素对瓦斯流动影响得出的,多煤层系统瓦斯越流理论适用于瓦斯和煤体的耦合。

依据高沼气厚煤层一次采全高工艺采空区瓦斯流动特点,安全合理地采用顶板巷瓦斯抽放技术,有效地处理了工作面瓦斯超限问题,取得了安全生产双效益。

系统收集、整理大量的瓦斯地质资料和瓦斯测试参数,搞清瓦斯地质规律、瓦斯赋存规律、瓦斯涌出规律、瓦斯突出危险性的分区分带特征,编制矿井瓦斯地质图。

由于不了解采落煤瓦斯解吸规律、又缺乏采落煤残余瓦斯含量实测数据,目前,我国在预测采掘工作面瓦斯涌出量时,没有对应不同时间的采落煤残余瓦斯含量可以借用,而是主要参考前苏联研究所得的经验数据,即根据煤层的挥发分含量来查表获得采落煤残余瓦斯含量。

为了解决推算强烈破坏煤取样过程中瓦斯损失量的问题,建立了一套具有脱气、充气、恒温和解吸测量功能的试验装置,模拟测试了强烈构造煤瓦斯解吸过程,根据模拟测定的解吸数据,构建了强烈破坏煤瓦斯解吸规律公式,确定了运用新建公式推算强烈破坏煤损失量时,煤样暴露时间应控制在3 m in以内,此时的推算损失量误差小于10%。