引入溶质扩散平移方程和Fick扩散定理来模拟瓦斯的流动扩散行为,应用N-S方程和Brinkman方程构建工作面和采空区气体流动模型,并将两个模型有机地联系在一个统一的流动场中,基于质量守恒和压力平衡,建立出采煤工作面瓦斯流动的物理模型。进风巷道、回风巷道、工作面以及采空区瓦斯涌出和扩散被有效地联系在了一起,应用COMSOL Multiphysics多物理耦合分析工具求解该物理模型。模型计算结果表明:该模型能够模拟工作面和采空区瓦斯浓度分布,并能对瓦斯专排巷的位置布置、工作面通风方式优劣进行对比判断,对于采煤工作面有一定的适用性。

为了快速有效得到某煤矿18205工作面风量和瓦斯流量网络解算相关数据,以测试工作面通风参数为基础,通过CAD软件获得巷道坐标参数,借助MATLAB软件,根据流体力学和图论理论,编写网络解算程序。求出工作面通风和瓦斯网络解算相关参数矩阵,所编写的程序通过Cross迭代算法求解18205工作面巷道风量和瓦斯流量解算结果。模拟结果证明,运用MATLAB软件进行工作面通风量和瓦斯流量网络解算,具有较高的准确性以及快速便捷的特点。