采空区瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出中占有较大的比例,只有了解和掌握采空区风流流动状态和采空区瓦斯的赋存、运移、涌出规律,找出瓦斯积聚点,才可以有的放矢的调整采场通风系统,确定采场合理通风参数,防止瓦斯积聚。但由于受到现场条件的限制,难以观测采空区气体流动的物理过程。因此本论文从试验的角度,以沙曲矿14205综采工作面为原型,依据相似理论和相似准则,在实验室搭建回采工作面采空区瓦斯运移模拟研究的试验系统,用以进行采空区风流流动状态及瓦斯运移规律的研究。论文较为详细的分析了回采工作面采空区瓦斯涌出规律及涌出量；对于采空区瓦斯的浓度分布规律进行了定性分析；同时运用采空区“横三区”、“竖三带”的理论,结合沙曲矿14205工作面的具体情况,确定了冒落带的高度并对采空区进行了“横三区”的划分,为三维模型中采空区的设计奠定了基础。论文为了确保模型与原型之间相似关系成立,达到科学模拟现实井下环境的目的,依据相似理论和相似准则,提出采空区瓦斯运移立体模型应遵循的相似准则,确定模型的几何尺寸和其他相关参数,实现了模型与原型的几何相似、运动相似和动力相似。论文对立体模型进行结构设计和搭建,主要内容包括：设计模型的主体由通风系统、模拟采场的试验台、扇风机及附属装置、采集与检测系统组成；在模型中采用球形阀作为风门,实现多种一个模型多种通风方式的转换,并说明了使用方法；对采空区进行特性分析,根据分析结果完成采空区的填充；计算局部阻力和摩擦阻力,根据最大通风阻力选取风机；依据采空区瓦斯来源和涌出规律设计模型的瓦斯释放系统；根据试验需要测得的参数选取检测元件；严格遵循几何相似的要求,采用合理的实验材料,在实验室搭建起巷道、工作面及采空区的立体模型。最后,利用模型对“u+L”两进一回通风方式下的采空区瓦斯运移规律做了定性与定量研究,通过实验结果的比对,分析了模型试验的可行性。
