Y型通风方式下采空区瓦斯流场数值模拟研究的任务书.docx

Y型通风方式下采空区瓦斯流场数值模拟研究的任务书
一、背景及研究意义
在煤炭开采过程中，采空区瓦斯的爆炸事故是一种常见的危险性较大的问题。瓦斯爆炸事故的发生不仅会引起人员和财产的损失，还会对煤炭生产和社会经济发展产生极大影响。因此，对瓦斯爆炸事故的防治及相关控制技术的研究具有重要的理论和实践意义。
采空区瓦斯是由煤层内压力释放、煤与瓦斯混合物向采空区运移、煤层孔隙中的瓦斯扩散等因素造成的。因此，如何有效地控制采空区瓦斯的积聚和流动，是煤炭工业安全生产领域研究的重点问题之一。
随着计算流体力学（CFD）技术的不断发展，通过数值模拟方法来研究采空区瓦斯流场的特性逐渐成为一种非常有效的手段。同时，采空区通风方式在瓦斯的积聚和运移过程中也起着至关重要的作用，因此，研究不同通风方式对采空区瓦斯流场的影响对于科学地设计和优化通风系统具有重要意义。
二、研究内容
本次研究将针对不同通风方式下采空区瓦斯流场的特性进行数值模拟研究，主要研究内容包括：
1.建立数学模型：根据采空区通风系统的实际情况和假设条件，建立适合该情况下的数学模型，并通过实测数据和现有文献进行验证和修正。
2.数值模拟计算：使用计算流体力学（CFD）技术进行数值模拟计算，分析不同通风方式下采空区瓦斯流场的特性。
3.瓦斯分布特征分析：根据数值模拟结果，分析不同通风方式下采空区内瓦斯浓度分布和流动特点，探究不同通风方式对采空区瓦斯分布的影响规律。
4.优化通风系统设计：根据瓦斯分布特征的分析结果，提出合理的通风系统设计方案，并通过数值模拟对比不同方案的优劣性，为煤炭工业提供科学的通风系统设计思路。
三、研究方法
本次研究主要采用计算流体力学（CFD）技术进行数值模拟研究。具体研究方法包括：
1.建立数学模型：根据采空区通风系统的实际情况和假设条件，建立适合该情况下的数学模型，并通过实测数据和现有文献进行验证和修正。
2.网格剖分：基于建立的数学模型，进行网格剖划和划分，确定适当的网格大小和密度。
3.边界条件设置：根据实际情况，确定边界条件和初始条件。
4.数值求解：利用计算机程序对建立的数学模型进行求解，在CFD软件平台上对采空区内的瓦斯流场进行模拟计算。
5.瓦斯分布特征分析：根据模拟计算结果，分析不同通风方式下采空区内的瓦斯浓度分布和流动特点，探究不同通风方式对采空区瓦斯分布的影响规律。
6.优化通风系统设计：根据瓦斯分布特征的分析结果，提出合理的通风系统设计方案，并通过数值模拟对比不同方案的优劣性。
四、研究成果
1.建立针对不同通风方式下采空区瓦斯流场的数学模型，验证和修正该模型。
2.数值模拟计算得到不同通风方式下采空区内的瓦斯浓度分布和流动特点，分析不同通风方式对采空区瓦斯分布的影响规律。
3.通过研究分析结果，提出合理的通风系统设计方案，并通过数值模拟对比不同方案的优劣性。
4.通过本研究，为煤炭工业提供科学的通风系统设计思路，提高采空区瓦斯管理的工程实践水平。
五、研究进度安排
1.建立数学模型和进行实测数据采集，需1个月时间。
2.网格剖分和边界条件设置，需2个星期时间。
3.数值求解和分析结果，需2个月时间。
4.优化通风系统设计和数值模拟对比，需1个月时间。
5.撰写研究报告，需1个月时间。
六、研究经费预算
1.计算机软硬件费用：2万元。
2.材料和实验费用：1.5万元。
3.差旅和会议费用：1.5万元。
4.人员工资和保险费用：8万元。
总计：13万元。