为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为:沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。

为得到U型综采工作面采空区的流场分布,根据11124工作面实际情况建立了采空区二维物理模型,利用FLUENT软件及自适应网格加密技术对所建模型进行数值模拟研究。模拟得到的工作面风速分布与实测数据基本吻合,从而验证了数值模拟结果的合理性。研究表明:工作面向采空区漏风主要发生0~20 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向140~160 m返回工作面;采空区风速等值线在倾向方向上并不对称;在采空区走向方向,漏风风速呈逐渐减小趋势。

风量是煤矿主要通风机性能的关键技术指标之一,也是煤矿日常通风管理的重要参数。提出了静压差法测试煤矿GAF型主要通风机风量的方法,介绍了静压差法测试方法的原理和关键量测试的注意事项,并验证了静压差法测试结果的可靠性。

"Y"型通风方式能够较好地治理工作面上隅角和采空区瓦斯问题,但现场直接测定采空区漏风场和瓦斯流场很困难。通过建立二维解算模型,应用计算流体力学软件fluent对采空区漏风场和瓦斯浓度场分布进行了数值模拟研究,并对不同主副进风巷配风比进行了综合比较,得出配风比为5∶1时瓦斯治理效果最好。

为解决"Y"型通风强动压巷道变形剧烈、围岩难以控制的技术难题,以潘一东井1252(1)工作面轨顺及轨顺底板巷为工程背景,在对巷道支护现状进行分析的基础上,按照"采前加固"、"采后维护",分区段治理的围岩控制及加固原则,分别采取以中空注浆锚索为主体的锚喷注支护和预应力加长锚索主动加固支护,有效地控制住了巷道围岩的剧烈变形。采用数值模拟及巷道变形量观测的方法对加固效果进行了检验。结果表明,工作面采过第二联络巷后,轨顺底板巷顶底板和两帮移近量分别为1 180 mm和675 mm;留巷后轨顺顶板下沉量、底鼓量及实体帮位移量分别为150、780、360 mm,说明经过强动压影响后,巷道围岩得到有效控制,从而保证了Y型通风工作面回风通道的畅通。

为了减少煤炭资源浪费和积极应对国家限制或地方煤矿监管部门禁止"U+L"型通风所带来的工作面瓦斯治理困局,针对兴无煤矿的近距离煤层群的特殊地况,在试验工作面的采空区开展高水充填沿空留巷项目,将工作面"U+L"型通风改为"Y"型通风,采用斜向穿层钻孔抽采邻近层卸压瓦斯。结果表明:试验采用斜向穿层钻孔方法使瓦斯抽采率提升了10%,达到47%;并且改为"Y"型通风后,采用该方法仍能解决瓦斯抽采的需要。