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综采工作面采空区漏风规律数值模拟

2012-07-31唐明云戴广龙秦汝祥陈清华

中南大学学报(自然科学版) 2012年4期

唐明云 ,戴广龙 ,秦汝祥 ,陈清华

(1. 安徽理工大学 能源与安全学院,安徽 淮南,232001;2. 安徽理工大学 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽 淮南,232001)

掌握综采工作面采空区漏风流动规律,对预防采空区自然发火具有重要作用。数值模拟是获取综采工作面采空区漏风及流场分布规律的主要手段,而采空区漏风阻力系数是数值模拟的关键参数[1-4]。模拟采空区流场分布主要有 3种理论[5]:达西定律、Bathmat非线性渗透定律和通风网络理论。达西定律只适合层流流态,而采空区是介于层流和湍流之间的过渡流态;由于采空区内孔隙结构复杂,获得Bathmat非线性渗透定律的各项参数比较困难。基于通风网络理论得到的漏风阻力系数分布模型综合考虑到工作面的推进速度、顶板岩性及其倾向上的下沉量等因素的影响[6-7],符合实际采空区漏风阻力系数分布趋势。由于采空区范围广,导致在数值模拟时,计算量非常大,需要大型计算机和很长时间来完成[8],所以,网格如何划分显得非常重要。FLUENT是专业的流体力学计算软件[9-10],具有较强的网格处理技术,能够根据计算结果中的模拟参数梯度不同,用自适应网格技术加密和粗化网格单元,从而保证计算的精度和速度。因此,本研究以国投新集能源股份有限公司刘庄矿的121103综采工作面为例,采用基于通风网络理论得到的漏风阻力系数模型,利用专业的流体力学计算软件FLUENT进行流场模拟,分析得出综采工作面的漏风范围和采空区内的流场分布规律。……

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