綜采工作面充填開采采空區(qū)瓦斯運移研究.pdf

1、在環(huán)境與能源問題日益突出的今天，煤炭開采日趨環(huán)?；?，煤炭綠色開采理念正是在此基礎(chǔ)上提出來的。煤礦常規(guī)開采方法引起地表沉陷嚴重;煤礦開采產(chǎn)生的矸石量大，占地污染嚴重;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，會引起爆炸，造成更大的危害，必須對煤矸石進行綜合治理;把煤矸石、灰渣等廢棄物充填到井下，進行充填開采，是解決煤礦常規(guī)開采方法引起的地表沉陷，處理和利用煤炭開采產(chǎn)生的各種廢棄物行之有效的方法。另外，我國煤礦“三下”壓煤量巨

2、大，隨著相當一部分礦區(qū)的煤炭資源逐漸枯竭，“三下”壓煤的開采是很多礦區(qū)將要面臨的問題，對于壓煤現(xiàn)多數(shù)礦井采用充填開采。因此，充填開采條件下采空區(qū)的瓦斯運移成為了目前面臨的一個問題。在國內(nèi)外，純粹研究采空區(qū)瓦斯運移規(guī)律已經(jīng)有很多成果，但在充填條件下采空區(qū)瓦斯運移的研究還很少。在充填開采勢在必行的今天，開展充填開采條件下采空區(qū)瓦斯運移研究具有很重要的意義。本論文針對充填開采條件下采空區(qū)瓦斯運移問題，在查閱國內(nèi)外大量綜采工作面充填開采技術(shù)研究

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

4、、瓦斯運移分布規(guī)律的理論分析。
　　(3)充填采空區(qū)物理及多孔介質(zhì)滲流力學模型的建立分析。構(gòu)建了充填采空區(qū)三維物理模型，對多孔介質(zhì)中傳質(zhì)過程分析，得出采空區(qū)瓦斯運移的控制方程，并建立了充填采空區(qū)瓦顛運移數(shù)學模型。
　　(4)利用Gambit建立U型和Y型兩種通風系統(tǒng)模型，導(dǎo)入到FLUENT計算流體力學軟件對充填煤矸石、灰渣和泥沙三種充填物的采空區(qū)瓦斯運移情況進行數(shù)值模擬;模擬按孔隙率的分布不同分為兩大部分進行，即把整個采空區(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型通風系統(tǒng)下模擬了有瓦斯抽放時的采空區(qū)瓦斯運移情況。
　　在進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、泥沙三種充填物對采空區(qū)瓦斯運移有一定的影響，不同的充填物對瓦斯運移的影響差別很大。
　　(2)煤矸石粒徑大，抗壓強度大，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效果不如煤矸石。