煤仓不同瓦斯释放强度瓦斯治理效果研究

陈坤+陈霖

【摘 要】随着我国煤炭开采量的不断提升，选煤厂煤仓瓦斯爆炸事故也频频发生。本文以某选煤厂煤仓为例，通过CFX数值模拟的方法对煤仓内不同瓦斯释放强度，以及仓内采取机械送风的通风方式下，仓内瓦斯治理的效果做了研究，为选煤厂煤仓瓦斯通风治理提供参考。

【关键词】选煤厂；煤仓；瓦斯通风；数值模拟

中图分类号： TD712 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）35-0029-002

Study on Gas Control Effect of Different Gas Release Strength in Coal Bunker

CHEN Kun CHEN Lin

（School of Resources and Environmental Engineering， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， China）

【Abstract】With the continuous increase of coal mining in our country， gas explosions of coal bunker in coal preparation plant are also frequently occurred. In this paper， a coal preparation plant coal bunker as an example， by CFX numerical simulation of the different positions in the coal gas release strength， as well as the warehouse to adopt mechanical ventilation under the ventilation mode， the effect of gas storage in the warehouse for the election Coal mine gas storage ventilation management provide a reference.

【Key words】Coal preparation plant； Coal bunker； Gas ventilation； Numerical simulation

1 数值模拟模型及通风量

某选煤厂是特大型炼焦选煤厂，该煤仓采取机械送风的通风方式示意图如图1所示，其各项几何尺寸如下：设备仓高度为5000mm，煤仓直径为10000mm，窗户高度为2200mm，设备仓上开设6个窗户，煤仓高度20000mm，煤堆高度为13000mm，煤斗高度为13000mm，煤斗底部宽度为3000mm。

煤仓内稀释爆炸有毒有害气体的通风量Q可按照如下式计算[1-3]：

Q=■

式中：Q为稀释瓦斯需要的通风量（m3/s）；K为考虑瓦斯散发的不均匀性和分布状况等因素的安全系数，对于机械送风系统，K取6；Ld为煤仓中单位时间瓦斯的释放量（m3/min）；C为瓦斯的安全允许浓度（%），C值取0.5%；Cj为进风中的瓦斯浓度（%），其值取0。

2 不同瓦斯释放强度下煤仓内瓦斯浓度模拟分析

本文选取两种瓦斯释放强度，瓦斯释放强度Ld分别取8m3/min和10m3/min，根据上式可算得需要的通风量Q分别为Q1=96m3/min、Q2=120m3/min，送风风管直径取600mm，则两种通风量风管截面上的平均风速依次为ν1=5.7m/s、ν2=7.1m/s，在以上两种瓦斯释放强度下，利用流体力学计算软件CFX对图1所示的煤仓几何模型进行数值模拟分析，模拟结果如图2-3所示，其中图2为Ld=8m3/min距设备仓顶面不同间距水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度曲线图，图3为Ld=10m3/min距设备仓顶面不同间距水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度曲线图。

由图2可知，当煤仓内的瓦斯释放强度为8m3/min时，随着距离设备仓顶面距离的增加，水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度均呈下降的趋势，在距离设备仓顶面1m處水平截面上瓦斯最大体积浓度和瓦斯平均浓度相对其它截面均最大，在距离设备仓顶面15m处水平截面上瓦斯最大体积浓度和瓦斯平均浓度相对其它截面均最小，在距离设备仓顶面6m处的水平截面上，由于该水平截面位置位于储煤仓的顶部转角位置处，瓦斯在储煤仓的顶部转角处相对储煤仓内的其它区域存在一定程度的积聚，使得该水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度均分别大于距设备仓顶面5m和7m处水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度，从而在图5.1中距离设备仓顶面6m位置处曲线形成了凸点。当煤仓内的瓦斯释放强度为8m3/min时，距离设备仓顶面超过1m的区域其水平截面上的瓦斯最大体积浓度均不超过0.35%，距离设备仓顶面超过1m的区域其水平截面上的瓦斯平均体积浓度均不超过0.1%，煤仓内的瓦斯积聚问题能得到有效的解决。

由图3可知，当煤仓内的瓦斯释放强度为10m3/min时，随着距离设备仓顶面距离的增加，水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度均呈下降的趋势，在距离设备仓顶面1m处水平截面上瓦斯最大体积浓度和瓦斯平均浓度相对其它截面均最大，在距离设备仓顶面15m处水平截面上瓦斯最大体积浓度和瓦斯平均浓度相对其它截面均最小，在距离设备仓顶面6m处的水平截面上，由于该水平截面位置位于储煤仓的顶部转角位置处，瓦斯在储煤仓的顶部转角处相对储煤仓内的其它区域存在一定程度的积聚，使得该水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度均分别大于距设备仓顶面5m和7m处水平截面上的瓦斯最大浓度和平均浓度，从而在中距离设备仓顶面6m位置处曲线形成了凸点。当煤仓内的瓦斯释放强度为10m3/min时，距离设备仓顶面超过1m的区域其水平截面上的瓦斯最大体积浓度均不超过0.4%，距离设备仓顶面超过1m的区域其水平截面上的瓦斯平均体积浓度均不超过0.2%，煤仓内的瓦斯积聚问题能得到有效的解决。

3 结论

当煤仓仓内瓦斯释放强度分别为8m3/min和10m3/min时，煤仓内距离仓顶1m范围外的区域瓦斯最大体积浓度和瓦斯平均体积浓度均未超过0.5%，煤仓内采取机械送风的通风方式能对仓内瓦斯具有良好的治疗效果。

【参考文献】

[1]李守国.采空区瓦斯分布及运移规律研究[D].煤科总院沈阳研究院，2009.

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