唐口煤矿采空区瓦斯分布研究：数值模拟与安全策略

"唐口煤矿5304综采工作面存在瓦斯分布异常问题，对安全生产构成威胁。研究通过导气裂隙带高度和采空区裂隙分布的O型圈理论来确定瓦斯分布范围，并运用FLUENT软件进行数值模拟，揭示了采空区瓦斯分布的三个特征区域，即空隙区域Ⅰ、压实区域Ⅱ和上隅角瓦斯积聚区域Ⅲ。研究表明，导气裂隙带高度为35米，高度增加会伴随着瓦斯浓度的增大。高位抽放钻孔的布置建议在导气裂隙带1/2高度（17.5米）以上，以优化瓦斯治理效果。" 这篇摘要介绍了一个针对唐口煤矿5304综采工作面瓦斯分布问题的研究。在煤炭开采过程中，瓦斯管理是关键的安全环节，特别是当瓦斯分布出现异常时，可能会导致严重的安全事故。为了应对这一挑战，研究者首先利用导气裂隙带的高度和采空区的裂隙分布理论来预测瓦斯可能的分布区域。导气裂隙带是瓦斯从煤层向采空区释放的重要通道，其高度直接影响瓦斯的迁移与聚集。 通过数值模拟工具FLUENT，研究人员模拟了采空区内的瓦斯分布情况，结果显示采空区瓦斯分布有三个显著特征区域： 1. **空隙区域Ⅰ**：这个区域通常位于采空区的顶部，由于空间较大，瓦斯易于扩散，但浓度相对较低。 2. **压实区域Ⅱ**：随着煤层的压实，瓦斯排放受阻，浓度可能在此区域有所下降。 3. **上隅角瓦斯积聚区域Ⅲ**：这是瓦斯最容易积聚的区域，位于采空区上方的角落，由于通风条件较差，瓦斯浓度较高，对安全构成极大威胁。 研究还发现，导气裂隙带的高度为35米，且随着高度的增加，采空区内的瓦斯浓度会逐渐增大。这提示我们，高度是影响瓦斯分布和浓度的关键因素。为了有效抽放瓦斯，高位抽放钻孔应当设置在导气裂隙带的1/2高度以上，即17.5米，这样可以更有效地捕获和抽取出高浓度的瓦斯，从而降低瓦斯积聚的风险，保障工作面的安全生产。 该研究不仅揭示了采空区瓦斯分布的规律，还提供了针对性的抽放策略，对于提高煤矿的瓦斯治理效率和保障生产安全具有重要意义。同时，这也表明利用数值模拟技术对矿井瓦斯分布进行研究是一种科学有效的手段，可以为类似问题提供解决方案。