黃陵油型氣涌出礦井CH4擴散規(guī)律數(shù)值模擬.pdf

1、學位論文獨創(chuàng)性說明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及其取得研究成果。盡我所知，除了文中加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得西安科技大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：日期：論文題目：黃陵油型氣涌出礦井CH4擴散規(guī)律數(shù)值模擬工程領(lǐng)域：安全工程碩

2、士生：張荃（簽名）指導教師：張儉讓（校內(nèi)）（簽名）王德平（校外）（簽名）摘要煤油氣共生礦井易發(fā)生圍巖瓦斯涌出波動范圍大、異常涌出現(xiàn)象，從底板涌出尤為嚴重，且具有突發(fā)性、隱蔽性和涌出量大等特點，成為影響礦井安全高效開采新的致災因素。初步研究表明，異常涌出氣體與煤層氣不同，其成因類型為油型氣。針對煤油氣共生礦井，選擇對掘進工作面油型氣涌出進行數(shù)值模擬，對比分析掘進工作面的風流流場及油型氣主要成分CH4的擴散規(guī)律，為煤油氣共生礦井油型氣治理提

3、供依據(jù)。本文以計算流體動力學為理論基礎(chǔ)，根據(jù)黃陵油型氣涌出礦井掘進巷道參數(shù)及瓦斯、油型氣涌出情況，運用ANSYS軟件建立了壓入式通風條件下，掘進工作面的物理模型及數(shù)學模型。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，合理計算給定邊界條件。采用Realizablek?雙方程模型和壁面函數(shù)法對掘進工作面風流流場進行描述，并對壓入式通風條件下，掘進工作面油型氣涌出擴散過程進行了數(shù)值模擬，得出了油型氣涌出時CH4擴散規(guī)律。在模型可信的基礎(chǔ)上，研究了相同涌出量、不同位置涌出點

4、CH4的擴散規(guī)律；油型氣以不同涌出量涌出的CH4的擴散規(guī)律及CH4濃度分布規(guī)律；分析了相同涌出量、同一位置涌出點不同涌出形狀的CH4擴散規(guī)律；分析了風筒布置對油型氣擴散的影響；模擬并討論了增加供風量對排出油型氣中CH4的有效性。數(shù)值模擬計算結(jié)果表明：擴散穩(wěn)定后CH4在巷道斷面的濃度分布特點，將涌出點位置分為四個區(qū)域。油型氣涌出量增加，涌出穩(wěn)定后巷道各個位置的CH4濃度會有相應(yīng)的增加，且在巷道下部和上部增加的量幾乎相同。油型氣從裂隙中涌出