基于Darcy定律的祁南煤矿高位钻孔瓦斯抽放CFD模拟

本文主要探讨了"采空区高位钻孔瓦斯抽放的数值模拟"这一主题，发表于2010年12月的《北京科技大学学报》第32卷第12期。作者姚伟、金龙哲和张君针对祁南煤矿综采工作面的实际情况，利用Darcy定律和Navier-Stokes方程进行了深入的计算分析。他们基于这些理论基础，采用了计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，来模拟采空区瓦斯聚集的过程。 在研究中，他们着重模拟了瓦斯在采空区中的流动状态和分布变化，尤其是上隅角区域，这是瓦斯涌出的关键位置。通过将抽放钻孔布置在顶板裂隙内，并结合上隅角的埋管技术，实现了对开采工作面上隅角瓦斯的有效截流。这种抽放策略显示出显著的效果，能够抽取高达30%至80%的高浓度瓦斯（体积分数），从而有效地控制了工作面回风中的瓦斯浓度，使其基本保持在0.3%以下，确保了开采过程的安全。 文章的关键词包括采矿、采空区、钻孔、瓦斯抽放、数值分析和模拟，反映了研究的核心内容和方法。该研究不仅提供了理论上的指导，也为实际的煤矿开采过程中的瓦斯管理提供了一种实用且有效的解决方案。它对于提升矿产开采行业的安全性和效率具有重要意义，体现了自然科学领域，特别是采矿工程领域的最新进展。