采空区瓦斯涌出强度对其流动规律的影响研究

作者：戴林超; 曹偈; 赵旭生; 王然

来源：安全与环境学报, 2019, 19(06): 1963-1970.

DOI：10.13637/j.issn.1009-6094.2019.06.014

• 安全工程
• 采空区瓦斯
• 块煤解吸
• 涌出强度
• 流动规律

为准确掌握煤矿井下采空区瓦斯分布及流动规律,自主研制了常压块煤瓦斯解吸测定装置,开展了不同尺寸块煤瓦斯长时间解吸试验,分析了块煤尺寸对瓦斯解吸量、解吸速率的影响,建立了不同涌出源的采空区瓦斯涌出强度模型,并利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟分析了U形回风条件下不同涌出强度对采空区瓦斯流动的影响。结果表明,1)不同尺寸块煤(3 cm、5 cm、8 cm、13 cm)的累计瓦斯解吸量随时间延长均呈现增大趋势,在前期变化较为明显,随着时间的推移,瓦斯解吸量逐渐趋于稳定,且累计瓦斯解吸量随块煤尺寸增大呈现增长趋势;不同尺寸块煤解吸速率与时间存在负指数函数关系,且块煤尺寸越小,其初始瓦斯解吸速率与解吸速率衰减系数的平均值(试验前40 d)也越大。2)在U形回风条件下,不同涌出强度模型将导致采空区瓦斯体积分数随时间呈现不同的变化趋势,采用瓦斯涌出衰减模型时,瓦斯体积分数随时间推移呈先增大后减小的变化趋势;采用均匀恒定模型时,瓦斯体积分数随时间推移先增大后趋于平缓。因此,为准确预测采空区瓦斯分布特征,制定合理高效的抽采方案,应充分考虑瓦斯涌出强度的影响。

• 单位
  瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室; 中煤科工集团重庆研究院有限公司