采空区涌出瓦斯是采煤工作面瓦斯重要来源之一,合理的采空区抽采方案可有效解决工作面瓦斯超限问题。本文结合数值模拟与现场应用对神东布尔台矿42号上煤层综放工作面采空区瓦斯插管抽采系统进行优化。首先,利用流体模拟软件FLUENT模拟采场瓦斯运移特征,考虑了采空区遗煤解吸和上邻近层的瓦斯涌出,揭示了采空区瓦斯浓度分布规律,并分析了抽放口与回风隅角距离、抽采负压和不同配风比对抽采效果的影响,提出抽采优化方案。然后,将优化方案进行现场应用,重点考察了抽放口与回风隅角距离和抽采负压,得出当插管间距为70 m、抽采负压为12～18 kPa时,抽采效果较好。研究结果对高产高效低瓦斯矿井采空区瓦斯抽采方案优化具有理论和现实意义。

国家自然科学基金(51774292)；

1 试验区生产地质条件
2 瓦斯运移规律数值模拟分析
2.1 模型建立
2.2 参数设置
2.2.1 采空区参数设置
2.2.2 采空区瓦斯质量源项的确定
2.2.2.1 瓦斯源的分布
2.2.2.2 本煤层遗煤解吸
2.2.2.3 邻近层瓦斯涌出量
2.3 结果分析
2.3.1 水平方向
2.3.2 垂直方向
3 方案优化
3.1 抽放口距回风隅角距离对插管抽采效果的影响
3.2 抽采负压对插管抽采效果的影响
3.3 不同配风比对插管抽采效果的影响分析
3.4 瓦斯抽采技术优化方案
4 现场应用
4.1 抽放口至回风隅角的距离对抽采效果的影响分析
4.1.1 抽放口至回风隅角的距离对上隅角瓦斯浓度效果影响分析
4.1.2 抽放口至回风隅角的距离对抽采纯量的影响分析
4.1.3 抽放口距回风隅角的距离对上隅角CO浓度的影响分析
4.2 抽采负压对抽采效果的影响分析
5 结 论

周爱桃,张蒙,王凯,陶博.布尔台矿综放工作面采空区瓦斯运移规律及瓦斯抽采优化研究[J].矿业科学学报,2020,5(03):291-301.