綜放工作面采空區(qū)滲流場域及滲透系數(shù)研究.pdf

1、工作面漏風(fēng)是采空區(qū)內(nèi)煤自燃需氧來源的唯一途徑，且煤礦井下采空區(qū)空間構(gòu)成復(fù)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(nèi)煤自燃三帶分布及其它采空區(qū)災(zāi)害的形成和防治.因此，對采空區(qū)內(nèi)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(chǔ)，也是綜放工作面采空區(qū)災(zāi)害防治技術(shù)的理論

2、支撐.
　　本文結(jié)合實(shí)際礦井情況，采取理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)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(nèi)的冒落煤巖體視為自由堆積體多孔介質(zhì)，利用自制模型，對自由堆積體均質(zhì)、非均質(zhì)多孔介質(zhì)進(jìn)行了一維滲流實(shí)驗(yàn)研究，探究滲流速度、滲流壓力梯度與介質(zhì)粒徑大小的關(guān)系，滲流狀態(tài)轉(zhuǎn)變的滲流速度閾值;建立采空區(qū)三維滲流模型，進(jìn)行了工作面阻力分布對工作面兩端壓差、采空區(qū)內(nèi)滲流壓力的影響實(shí)驗(yàn);基于采

3、空區(qū)應(yīng)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(shí)測數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)規(guī)律和數(shù)值模擬規(guī)律的正確性.
　　研究結(jié)果表明:在相同滲透速度變化范圍內(nèi)，隨

4、著構(gòu)成多孔介質(zhì)“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(zhuǎn)變，且轉(zhuǎn)變的滲流速度閾值逐步減小;非均質(zhì)多孔介質(zhì)中的滲透系數(shù)和滲流狀態(tài)轉(zhuǎn)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(zhì)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(nèi)滲流速度場分布具有較弱的對稱性，進(jìn)風(fēng)隅角和回風(fēng)隅角在相同速度區(qū)間內(nèi)，回風(fēng)側(cè)滲流范圍大于進(jìn)風(fēng)側(cè)滲流范圍，走