采煤工作面瓦斯流动模型及COMSOL数值解算

李东印^1,2，许灿荣¹，熊祖强^1,2

1. 河南理工大学能源科学与工程学院2. 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地

摘 要：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。

关键词：瓦斯流动;流动模型;瓦斯扩散;COMSOL Multiphysics;