以山治煤礦三維放頂煤上行開采為工程背景，分析了采空區漏風特征。通過現場觀測、建模、瓦斯滲透和數據擬合，按上升順序建立了擴散漏風采空區。利用計算流體力學軟件Fluent對1漏風合法采空區進行數值模擬。數值模擬結果為上行開采所采用的技術、通風和防火工作提供了依據。確保安全生產。如果放頂煤工作面3號煤層在山治煤礦。
放頂煤，上行開采，采空區，漏風法
介紹
中國煤炭產量和消費量居世界第二位，約占總量的85%。近年來，隨著國內能源生產和消費的增加，向上開采已經試圖在壹些地區耗盡資源。該采礦方法具有重要的實用價值，為提高該比值。同時，上向采礦法可以減少浪費，在大的社會環境下可以顯示其優勢。
上行開采在煤系地層中具有開采價值，包括2層以上，並具有壹定的間距。首先開采煤層，最後開采煤層(高和網格A 1...2003).這種采煤方法受現有技術的影響，在礦井設計中很少使用，不會引起人們越來越多的註意。隨著，煤礦的開采深度是在地質條件復雜、機械化水平提高(特別是豪華接力煤礦)和臨時生產區，具有了新的開拓性。
工作面回采(特別是連續綜采工作面的第壹個月)和產量必須逐年完成。國內外對上行開采進行了大量的研究工作。目前，上行開采方法主要用於中厚煤層或多個薄煤層(煤層)，以及開采方法。
上行開采。然而被選定為厚煤層分層，並沒有研究先例。寧美上行開采技術與國內外研究有關。
caried需要詳細研究其機理和條件。本文不僅對優化煤炭開采布局、恢復煤炭資源、促進煤礦可持續發展具有重要的現實意義，而且進壹步完善和發展了上行開采技術和理論。
1特征及上行開采采空區放頂煤條件
(1)在開采下部煤層時，會形成采空區。由於自然重力和采礦影響，巖石將被扭曲和破壞。在開采上層煤層的過程中，巖石裂縫會發展，壹些屋頂和建築物會破裂。在工作面的積聚下，天然氣將被排放到采空區。在那裏，控制天然氣的上部煤層將成為壹個更困難的問題(馬A6544，2007a)。
(2)上煤層與下煤層coa1的距離為smal1，開采對煤層的影響相對較低。在開采了大量的。在煤層初次來壓和垮落過程中，周期性來壓和垮落的原因是頂部巖石破裂，形成冒落帶、破碎帶和整體移動帶。後兩者被認為是成熟區。頂巖下煤層的坍塌。這將形成大量的裂隙，成為綜放裂隙帶和斷層帶的主要通道，上部煤層和下部煤層之間容易發生空氣滲流。漏風方式比較無序，煤炭機理比較破碎，自燃危險性增加。此外，當煤層中含氧量足夠高時，煤層自然發火(馬A1。，2007b)在采空區，有可能發生。
(3)上行開采時，采空區的縮小可視為壹種有機無機混合的多孔巖石機制。采空區是空氣和氧氣的松散滲流場。
濃度分布場、物理溫度分布場和化學過程的相互作用。它煤是壹種不穩定的狀態變化，使得漏風方式和自燃後留下的煤比較復雜(Xu.20011。)
(4)3下coa1煤層開采中，頂板被周期來壓破，圍巖變得相對容易破斷3上煤層。這是壹個三角形的小屋頂。
由於FAL 1的雙重影響。原因，斷層和斷層周圍的向上開采的煤體必須相對於破碎進行調整。防止瓦斯湧入采空區的風壓。
提取和標題的臉。
因此，由於上下煤層相互關聯，漏風方式復雜，會出現瓦斯湧出、煤層自燃等嚴重問題，給生產帶來很大風險。
2調查工作面
山治煤礦43up03工作面煤層屬於山西組3up煤層，厚度為0.50-2.0m，平均厚度為65438±0.65m，煤層呈層狀結構，厚度相對穩定，局部煤層接近剝蝕。東北部變薄的屋頂。
工作面不是假頂；構成直接頂的泥巖和粉砂巖平均厚度為2.80米，構成老頂的粉砂巖和細砂巖平均厚度為8.50米..直接底板泥巖，其厚度為0.5 1-3.00米。主要層粉砂巖，其厚度為1.44-4.07米。43uo03輔助運輸巷道距離43down03輔助運輸巷道約5.0米。煤層間距為32.33-4.79。該工藝采用36.03 m，43down03工作面為完全綜采放頂煤開采，根據監測數據，平均煤厚6.45 m，是山治煤礦最高冒落區煤厚的5倍，只要斷層帶的高度為13。
有時，只要斷層帶在開采高度的中間。43up03工作面是4303上面的果阿？走向長度為43up03，工作面長度為980m，浸沒長度為74 m，根據實際情況，煤層、工作面和采空區中煤的數學模型如圖1(單位:m)。計算區域由兩個六面體組成，壹個長300m，寬100m，高39m，另壹個長74m。100米寬2米。
身高。它使用GAMBIT切割的43up03片段建立了三維模型。作為原點坐標的。工作面方向設為X方向，進風側設為Y方向，我的垂直方向為Z方向。
3采空區漏風法的數學模型
3.1數學模型
采空區被視為coa1 .巖石機制，它是壹種有機和無機物質的混合和多孔的(鄧小平等人a1 ., 200 1 ) 。采後工作面巖層頂板垮落後，其他煤層和煤柱上部煤層被壓潰，fa11使采空區煤層成為松散體。意思是:①松散煤巖體視為壹體。
多孔介質，但煤巖的滲流參數不同。②Calcu 1中，密度流體為常數，漏風規律符合達西定律。③
空氣中的氧氣發生化學反應，消耗煤炭的同時產生二氧化碳。天然氣的消耗量與第壹代相當，空氣質量不會改變。④根據
Fick的1aw，每種成分在空氣中從高濃度擴散到低濃度。⑤由於煤的緩慢自燃、滲水、擴散和化學反應。
采空區被視為固定過程中的常規生產。⑥采空區溫度保持在300 K，不考慮能量方程控制方程(郭A1)。，2001: Wlen，2002；小A1。，2006)可以得到:
x和y坐標分別是坐標；h是壓力梯度，dam是漏氣的強度；x、y坐標分別構成漏風強度的x、y、z方向；k是絕對滲透率，根據實驗，在煤層中k =- 1.44x 10平方米，在巖石裂隙中κ = 1.00x 10平方米；是恒定溫度下的空氣粘性系數，4x10 = 1.789 kg/(男*縣)；d是氧氣擴散。
煤中系數，D = 2.88x 10五平方米/秒；V (t)是煤耗氧的速度，根據自燃實驗結果，新鮮空氣流量為5.5 × 10-5 kg/(立方厘米？縣)
山治煤礦煤樣在30℃時，約為5.5 × 10-4 kg/(立方厘米？s)在85℃的臨界溫度下。
3.2邊界條件和網格劃分的數值解
邊界條件:進風側和回風側采空區的氧氣濃度和壓力可以通過現場觀測確定，然後進行線性插值。
濃度為4302的底柱分段密封:？=-2x 10-3 2-2.210-2 3.29 x 10-2輔助放電密封帶氧濃度:？=-3xl 0-4 3.8×10-3+9.5×10-3；4302尾氧濃度
漂移印章:？=-9×65438+10月5日-9×1o-4 1.1x 10-2；滲透系數f(yes)= 0.667；孔隙度母= 0.2。
極限解的條件:①胞嘧啶/天= 0；② Q = 0。因為計算區域是壹個六面體，並且網格是按照單元的X、Y方向劃分的，步長為1m，對於浮煤的goafin，網格的步長為0.1m。
是0.5米的巖煤柱。
4數值模擬結果
數學模型用於計算每個節點的壓力和氧濃度值，不同節點的壓力和氧濃度如圖2所示
模擬* * *四種情況下的壓力和氧氣濃度為43DOW3GOAE，即43up03煤層標題501000和采煤800.850 m。圖2為分布圖。
43down03采空區遺煤壓力和氧濃度的數字化。圖，垂直高度為1米，即水平方向的走向面和垂直方向的采空區寬度均為300米。
4.1氧氣濃度在題期內分布於采空區。
標題43downO3期間采空區時期的氧濃度分布如圖2 (a)所示。當標題為50m時，該區域的高氧氣濃度分布在采空區。漂移。它在43down03的領導下，表明空氣中的43up03進入43down03並破裂該區域。而且穿過采空區。前三個密封壁中的壓力為1ow，密封壁成為空調的主出口1泄漏。所以氧氣濃度比較高。伴隨著題目的深入，這個區域的漏風有所增加，這個區域氧濃度分布較高的43downO3 goafis也有所擴大，但氧濃度深度很低。
4.2采空區含氧濃度分布處於采煤期。
從圖2的(b)項來看，43up03工作面直接面對43down03采空區，氧濃度相對較高的采空區主要來自上方漏風。還有，氧氣。
明顯集中在煤柱的變化上。當采煤在800米處，氧氣濃度在10，15。%的空氣流過煤柱，而7.3%的空氣流過煤柱。當煤炭采出850 m，氧氣濃度為1.2%時，空氣流經煤柱，在此之後為1.0%，空氣流經煤柱。說明很大壹部分氧氣被煤柱消耗掉了。因此，煤柱極易自燃，為防止自燃，值得進壹步監測。
氣體是密封的。4302後。空氣流過煤柱後，當氧氣逐漸消耗時，空氣流過4302采空區的剩余煤。然後用氧氣濃度。
在4302分段1封和4302尾之前變低。
漂移密封。此外。采煤氧濃度850米高於800米，面積增加。因此說明隨著工作面的推進，其範圍內的漏風增加了43up03的目標和影響範圍。
43下03采空區漏風量也相應增加。
5結論
通過現場觀測和數值模擬，得出43up03工作面采空區漏風法上行開采是壹種有針對性的措施
開著。Not不僅是壹種經驗通風技術，以防止在標題期間和采煤期間的異常瓦斯排放，如調整壓力和堵塞。
相似的開采條件，也保證了43up03所面臨的安全生產工作，為上行開采所面臨的通風防滅火技術工作提供了理論和現場應用的良好先例。..