掘进巷道油型气扩散规律及CH4浓度模拟分析

"掘进巷道油型气扩散规律数值模拟" 本文主要探讨了掘进巷道中油型气的扩散规律，采用的是计算流体力学（CFD）软件ANSYS的Realizable k-ε双方程模型进行数值模拟。这个模型被用来模拟掘进工作面的油型气与风流的质量混合过程，以研究巷道内的风流流场和油型气的主要成分——甲烷（CH4）的浓度分布。 首先，文章指出，掘进巷道的风流流场对油型气的扩散有显著影响。油型气在巷道中的扩散规律受到涌出点位置的影响。当涌出点位于涡流内部区域时，油型气能够更有效地与风流混合，这意味着油型气的扩散更为均匀。这为理解和预测油型气在复杂风流条件下的行为提供了重要的理论依据。 其次，研究发现，当涌出点距离掘进头一定距离后，油型气会沿着风流的方向运动，导致巷道顶部的CH4浓度相对较高。这一现象可能与巷道内的上升气流有关，也可能是由于油型气在流动过程中与风流的相互作用导致的。 此外，论文还对比了不同涌出源方向对油型气扩散的影响。如果涌出源是垂直于掘进方向的裂隙，油型气扩散后CH4的浓度在高度上的差异较小，这可能是因为垂直裂隙释放的气体更容易在水平方向上混合。相反，如果裂隙平行于掘进方向，高度上的浓度差则会增大，这可能意味着气体更倾向于沿垂直方向扩散，导致巷道不同高度的CH4浓度差异明显。 这些研究结果对于矿井安全具有重要意义，因为油型气的不均匀扩散可能导致局部高浓度区域，增加瓦斯爆炸的风险。因此，理解并模拟这种扩散规律可以帮助制定更有效的通风策略，以减少潜在的安全隐患。 关键词：掘进巷道；数值模拟；风流流场；CH4浓度 中图分类号：TD712 文献标志码：A 通过这项研究，我们可以看到，数值模拟技术在解决矿井安全问题中的应用，尤其是在预测和控制油型气扩散方面，起到了关键的作用。未来的研究可以进一步细化模型，考虑更多影响因素，如温度、湿度和巷道几何形状等，以提供更精确的预测和更优化的通风解决方案。