采空区渗流特性分析及其流场数值模拟预测

鹿存荣^1,2，杨胜强^1,2，郭晓宇^1,2，李伟^1,2

1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院

摘 要：为解决高瓦斯煤层采空区自然发火和瓦斯涌出量过大造成上隅角瓦斯超限的问题,结合O形圈理论,对采空区的渗流特性进行了分析。通过引进Ergun单相流半经验非线性渗流公式,结合连续性方程、动量方程、瓦斯动力弥散方程,建立了采空区流场的渗流模型;利用Fluent软件,结合具体实例,模拟预测并分析了采空区的风流速度场及瓦斯浓度场。模拟结果表明:根据O形圈理论以及渗流模型,利用Fluent软件进行模拟的结果符合实际情况,通过制定相应措施,提前消除了潜在的安全隐患。

关键词：采空区;渗流特性;多孔介质;O形圈理论;Ergun公式;数值模拟;瓦斯治理;