綜采工作面充填開(kāi)采采空區(qū)瓦斯運(yùn)移研究.pdf

1、在環(huán)境與能源問(wèn)題日益突出的今天，煤炭開(kāi)采日趨環(huán)保化，煤炭綠色開(kāi)采理念正是在此基礎(chǔ)上提出來(lái)的。煤礦常規(guī)開(kāi)采方法引起地表沉陷嚴(yán)重;煤礦開(kāi)采產(chǎn)生的矸石量大，占地污染嚴(yán)重;正在自燃的矸石山，如遇到雨水的滲入，受熱后空氣急劇膨脹，會(huì)引起爆炸，造成更大的危害，必須對(duì)煤矸石進(jìn)行綜合治理;把煤矸石、灰渣等廢棄物充填到井下，進(jìn)行充填開(kāi)采，是解決煤礦常規(guī)開(kāi)采方法引起的地表沉陷，處理和利用煤炭開(kāi)采產(chǎn)生的各種廢棄物行之有效的方法。另外，我國(guó)煤礦“三下”壓煤量巨

2、大，隨著相當(dāng)一部分礦區(qū)的煤炭資源逐漸枯竭，“三下”壓煤的開(kāi)采是很多礦區(qū)將要面臨的問(wèn)題，對(duì)于壓煤現(xiàn)多數(shù)礦井采用充填開(kāi)采。因此，充填開(kāi)采條件下采空區(qū)的瓦斯運(yùn)移成為了目前面臨的一個(gè)問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)外，純粹研究采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律已經(jīng)有很多成果，但在充填條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的研究還很少。在充填開(kāi)采勢(shì)在必行的今天，開(kāi)展充填開(kāi)采條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移研究具有很重要的意義。本論文針對(duì)充填開(kāi)采條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移問(wèn)題，在查閱國(guó)內(nèi)外大量綜采工作面充填開(kāi)采技術(shù)研究

3、文獻(xiàn)和采空區(qū)瓦斯涌出及運(yùn)移分布研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，借助巖石力學(xué)、流體力學(xué)、瓦斯?jié)B流理論、多孔介質(zhì)滲流理論及相關(guān)理論，運(yùn)用理論分析、物理數(shù)學(xué)建模分析、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等手段，研究U型和Y型兩種礦井通風(fēng)系統(tǒng)下充填煤矸石、灰渣和泥沙三種充填物對(duì)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的影響，開(kāi)展了一系列工作:
　　(1)充填開(kāi)采技術(shù)理論分析。充填方法、充填比、充填開(kāi)采的理論分析。
　　(2)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移分布規(guī)律理論研究。瓦斯在煤層中流動(dòng)的基本參數(shù)、賦存和運(yùn)移

4、、瓦斯運(yùn)移分布規(guī)律的理論分析。
　　(3)充填采空區(qū)物理及多孔介質(zhì)滲流力學(xué)模型的建立分析。構(gòu)建了充填采空區(qū)三維物理模型，對(duì)多孔介質(zhì)中傳質(zhì)過(guò)程分析，得出采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的控制方程，并建立了充填采空區(qū)瓦顛運(yùn)移數(shù)學(xué)模型。
　　(4)利用Gambit建立U型和Y型兩種通風(fēng)系統(tǒng)模型，導(dǎo)入到FLUENT計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)充填煤矸石、灰渣和泥沙三種充填物的采空區(qū)瓦斯運(yùn)移情況進(jìn)行數(shù)值模擬;模擬按孔隙率的分布不同分為兩大部分進(jìn)行，即把整個(gè)采空區(qū)

5、分為孔隙率均勻分布和孔隙率非均勻分布兩種情形，其中在Y型通風(fēng)系統(tǒng)下模擬了有瓦斯抽放時(shí)的采空區(qū)瓦斯運(yùn)移情況。
　　在進(jìn)行了一系列的理論分析和數(shù)值模擬后，得出了以下主要結(jié)論:
　　(1)煤矸石、灰渣、泥沙三種充填物對(duì)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移有一定的影響，不同的充填物對(duì)瓦斯運(yùn)移的影響差別很大。
　　(2)煤矸石粒徑大，抗壓強(qiáng)度大，受壓后空隙率變化小，充填煤矸石有利于減少采空區(qū)中深部的瓦斯積聚，而充填灰渣和泥沙時(shí)效果不如煤矸石。