尾巷负压对采空区瓦斯涌出和自然发火影响的模拟研究

程 涛

(山西焦煤汾西矿业集团公司 高阳煤矿， 山西 孝义 032306)

在U型通风的基础上，增加尾巷排放瓦斯，是众多高瓦斯矿井治理瓦斯超限的重要手段[1-2]. 增加尾巷负压，经尾巷截流的漏风流也会增加，从回风上隅角漏出的高浓度瓦斯的漏风流将会减少，回风巷风排瓦斯的压力明显降低，同时尾巷的瓦斯浓度会显著增高。回风巷有较多的人员、机电设备，而尾巷是专用排瓦斯巷，因此尾巷负压适当增高是可行的。但随着尾巷负压的增高，进风测的漏风强度会增加，对自然发火防治形成不利影响[3-4]. 如何消弱甚至消除尾巷负压调整对自然发火防治和瓦斯治理的影响，是值得研究并解决的问题。

1 模型的建立

1.1 采空区空隙率及渗透率

随着工作面向前推进和时间的推移，采空区的空隙率随时发生变化。一般情况下，顶板岩层越坚硬，空隙率越大；矿压越大空隙率越小；作用时间越长，空隙率就越小，反之就越大[5]. 空隙率为：

n=1-1/Kp

式中：

Kp—岩石及煤的碎胀系数。

由Blake-Kozeny公式，多孔介质的渗透率e为：

式中：

Dm—平均调和粒径。

上述公式为FLUENT模拟中内部采用。

1.2 采空区模型的建立和边界条件分析

在石港煤矿11114工作面实际测得的数据的基础上参考文献[6]建立几何模型，数值模拟分析模型的具体参数：计算区域为走向长200 m，倾斜宽为152 m，高为70 m的六面体。采煤工作面的体积为3 m×152 m×2 m，进、回风顺槽的体积为20 m×4 m×2 m，内错尾巷的体积为20 m×2 m×2 m，内错尾巷相对工作面回风顺槽的水平距离、垂直距离分别为30 m、9 m，深入采空……