綜采作業(yè)面毒害氣體積聚機(jī)制和安全監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)階段我國煤礦井下安全事故頻發(fā)，毒害氣體引發(fā)的事故一直居高不下。針對目前礦井作業(yè)面氣體流動行為認(rèn)識上的不足之處，本文以“U”型通風(fēng)綜采作業(yè)面為研究對象，提出作業(yè)面幾何模型和氣體流動動力學(xué)控制方程，使用數(shù)值模擬方法分別對綜采作業(yè)面風(fēng)場流動和毒害氣體的積聚行為進(jìn)行模擬。結(jié)合作業(yè)面實(shí)際觀察到的現(xiàn)象，探討了作業(yè)面附近風(fēng)場的分布特性及其對毒害氣體擴(kuò)散和積聚的影響，重點(diǎn)分析了設(shè)備附近毒害氣體積聚的原因。最后，從礦井環(huán)境監(jiān)測角度出發(fā)提出適用于礦井流動

2、體系的環(huán)境安全監(jiān)測方法并給出了具體的操作方案。本項(xiàng)工作在揭示毒害氣體積聚特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為礦井開展新型環(huán)境安全監(jiān)測提供了思路。
　　在穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式下對綜采作業(yè)面附近風(fēng)的流動行為進(jìn)行模擬，展示了作業(yè)面及設(shè)備附近風(fēng)場分布特性。計(jì)算結(jié)果表明:風(fēng)由進(jìn)風(fēng)巷隅角附近漏入采空回填區(qū)，而后會從回風(fēng)巷隅角附近重新回到作業(yè)面;作業(yè)面無設(shè)備阻擋時，風(fēng)速較平緩，進(jìn)風(fēng)巷隅角和回風(fēng)巷隅角附近容易形成渦流;作業(yè)面存在設(shè)備時，巷道整體風(fēng)速稍有提高，設(shè)備迎風(fēng)面和背風(fēng)

3、面也出現(xiàn)了明顯的渦流，渦流會隨著垂直高度的提高逐漸減弱。對作業(yè)面風(fēng)場特性的研究驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，同時也解釋了某些區(qū)域具有較高氣體積聚潛力的原因。
　　對以CH4和CO為代表的礦井毒害氣體在正常通風(fēng)作業(yè)面附近的分布和積累情況進(jìn)行瞬態(tài)跟蹤。計(jì)算結(jié)果表明:采空回填區(qū)和作業(yè)面煤層釋放的毒害氣體會在回風(fēng)巷隅角附近積聚，氣體濃度會經(jīng)歷升高而后逐漸穩(wěn)定的過程;設(shè)備附近的氣體積聚過程與回風(fēng)巷隅角類似，但積聚速度更快;設(shè)備迎風(fēng)面主要受氣體上浮效應(yīng)

4、的影響，氣體濃度相對較低，背風(fēng)面則主要受渦流束縛作用影響，氣體會積聚在背風(fēng)面中上部;在常規(guī)通風(fēng)條件下，局部CH4濃度達(dá)到爆炸極限，CO濃度也已達(dá)到了危害人體健康的程度。對綜采作業(yè)面毒害氣體積聚機(jī)制的研究不僅可以定位氣體容易積聚的區(qū)域，還為礦井通風(fēng)和氣體監(jiān)測措施的實(shí)施提供指導(dǎo)。
　　針對現(xiàn)有礦井環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的不足，提出了針對礦井流動體系中的環(huán)境安全監(jiān)測方法:在現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)上，以實(shí)時信息顯示的方式告知作業(yè)人員周邊環(huán)境信息，將具有移