移动坐标下掘进工作面瓦斯涌出的无因次解析

"移动坐标下掘进工作面瓦斯涌出的无因次分析 - 刘伟，宋怀涛，李晓飞 - 煤炭学报 - 2015年4月" 本文主要探讨了在厚煤层巷道掘进过程中瓦斯涌出的规律，特别关注了移动坐标系下的分析方法。为了研究这一问题，作者们建立了一个掘进工作面瓦斯涌出的数学模型。这个模型考虑了巷道的几何特性，包括巷道半径与长度准数，以及环境因素如压力准数和掘进速度准数，这些无因次参数有助于简化模型并使其更具通用性。 在模型无因次化之后，研究者运用了有限体积法来离散无因次方程，这是数值计算中常用的一种方法，能够准确处理连续体问题。随后，他们采用迭代法求解这些离散后的方程，并编写了解算程序，以便进行数值模拟。 通过模拟计算，研究发现巷道周围煤体中的无因次瓦斯等压线呈现出类似于“弹头”的形状分布。这表明瓦斯压力在空间中的分布具有特定的聚焦特征。进一步的分析揭示，当掘进速度增加时，无因次瓦斯压力和含量的分布等值线会更加紧密地靠近煤壁，同时煤壁附近的无因次瓦斯比流量显著增大。这种现象直接导致无因次瓦斯涌出量的急剧上升，特别是在掘进工作面附近，涌出量的增长速率更为明显。 这一研究结果对于理解掘进过程中的瓦斯控制和安全管理具有重要意义。通过对掘进速度、压力和巷道几何特性的无因次分析，可以预测和控制瓦斯涌出，从而减少瓦斯事故的风险，提高煤矿作业的安全性。此外，该研究也为优化掘进工艺和制定有效的瓦斯抽放策略提供了理论依据。 关键词: 掘进工作面；移动坐标；瓦斯涌出；无因次分析；瓦斯压力 中图分类号: TD712 文献标志码: A 文章编号: 0253－9993(2015)04－0882－06 收稿日期: 2014－12－21 责任编辑: 张晓宁 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201202) 作者简介: 刘伟(1985—)，男，安徽宁国人，讲师。E-mail: liuwei7230@qq．com