煤与瓦斯突出对局部通风影响的数值模拟研究

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煤与瓦斯突出时伴有大量的高压、高浓度瓦斯气体喷出,瓦斯气体在涌出前积聚了大量的能量,瞬间涌出后会在巷道内形成高能瓦斯流,当高能瓦斯流与进风方向相反时就会发生瓦斯逆流。掌握灾后瓦斯运移扩散机理对于控制瓦斯灾害影响范围,合理安排灾后救援,降低瓦斯超限所致的瓦斯爆炸、窒息等次生灾害的发生有着重要的现实意义。论文通过分析多个煤与瓦斯突出案例,总结了瓦斯突出后的动力效应和瓦斯突出后沿通风系统运移的特点,并分别从力学条件和数据统计两个方面分析了瓦斯逆流的条件。模拟了双巷掘进条件下,煤与瓦斯突出规模、突出位置、防突风门状态、联络巷风门等对突出后瓦斯流动的影响,得出随着突出规模的增大,逆流的距离和速度急剧增加;进风巷掘进头发生突出时,对风门的破坏作用和逆流距离明显大于回风巷掘进头;特大规模突出时可在风门处产生2.11Mpa的压力,风门设计时应大于该压力,才能有效防止瓦斯逆流;同时,若联络巷处风门强度不足或无风门,也会导致突出瓦斯逆流。论文模拟了双翼采区布置时回采工作面及掘进工作面发生煤与瓦斯突出时的相互影响,得出回采工作面发生突出后主要通过进风逆流影响邻近掘进工作面,掘进工作面突出通过回风影响采区中回采工作面;采区回风阻力的大小对逆流的发生影响明显,当回风阻力小于总阻力的30%时,突出后的大部分瓦斯都能够通过采区回风巷排出,对工作面进风巷影响较小,当回风阻力大于总阻力的70%时,突出后的瓦斯不能通过采区回风巷及时排出,造成工作面进风瓦斯逆流,并快速充满进风巷道。根据数值模拟的结果,提出瓦斯突出监测及控制等防瓦斯逆流措施,并对通风系统可靠性优化提出一些方法和技术措施。有助于突出瓦斯快速的排出矿井,减少或避免煤与瓦斯突出发生后的瓦斯逆流,并快速恢复矿井正常通风。
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