评价。经过研究与分析可以得知，煤层气地面泄露时，风向与风速与对其产生较大影响。对煤层气泄露扩散研究区域建立了网格模型，以更好地分析煤层气泄露影响。对其进行的风险评价可以得知，煤层气集输泄露的致死半径为100-200m左右，可以通过疏散人群来降低风险。
关键词：煤层气；集输泄露；FLUENT模型
煤层气通常也被称作瓦斯，是煤炭资源衍生物的一种，与天然气有一定的相似之处，但主要成分有所差异。煤层气作为清洁能源的一种，具有较小的环境影响与较高的热效率，能够作为常规能源使用。但同时，煤层气的使用也具有较大的风险，容易造成爆炸与中毒等问题，影响周边居民的生命财产安全。
1 煤层气地面集输泄露扩散模拟
1.1 煤层气泄露扩散模型
以管道运输的煤层气为例，可以通过质量与动量守恒定律确定煤层气流动方程，并针对煤层气的特性，结合热力学基本规律状态参数确定其状态方程。在煤层气流场中选择平行六面体微元，并对其边长进行设置，分别为dx，dy，dz，并对微元六面体的形心坐标加以假设，分别为x，y，z，在t时间经过形心的流体质点坐标轴速度分量为u，v，w，流体密度为ρ，则确定其连续性方程：
（1）
（2）
状态方程：（3）
在以上方程中，V为煤层气体积；m为煤层气质量；M为煤层气的分子质量；R0为摩尔气体常数。
1.2 建立控制方程組
在确定以上方程的基础上建立控制房充足，通过FLUENT来构建多组分传输模型，可以使用标准模型k-ε。在控制方程组中，以字母Ψ代表变量，则控制方程为：
（4）
1.3 FLUENT模拟
1.3.1 网格划分
假设二维计算区域100×100m，管道泄露口径假定为0.1m。煤层气的泄露是以高速喷射的形式，在上方会产生一定的速度梯度，因此应当确保其具备一定的网格密度，并对网格进行适当加密，但由于煤层气泄露之后，气体的密度与速度回慢慢扩散，因此所确定的网格应当随着泄露时间的推进而逐渐稀疏，因而可以对网格模型进行区块划分。
1.3.2 边界条件
边界条件是在煤层气泄露位置为速度入口，假设泄露方向的左侧为上风向，若风速较低，则将其作为速度入口，上边界与泄露方向的右侧为下风向，可以作为压力出口。在风力静止的情况下，泄露位置的上边界与侧边均为气体出口，可以确定无滑移条件。基于气体扩散问题，本文选用组分运输模型。
1.3.3 结果分析
基于计算与煤层气特性分析，并结合网格模型运用FLUENT进行扩散问题的模拟，虚拟有风与无风条件下煤层气的扩散问题，经过试验检测，如果煤层气泄露与扩散高度相同，甲烷与硫化氢相比较，甲烷质量浓度较高；煤层气各组分质量浓度大多集中在煤层气的泄露位置，且随着距离与高度的增加而逐渐稀疏。在无风环境下，煤层气会从泄漏位置向四周扩散，在扩散情况趋于稳定的情况下，煤层气扩散的速度与浓度会相互对应分布。有风情况下，下风向的100m范围内是危险性较高的地区，需要通过一定的防护措施与手段保障生命安全，需要尽快疏散人员，以避免由于煤层气爆炸而影响生命财产安全。
2 煤层气地面集输泄露风险评价
2.1 风险评价
以山西省某煤层气集输泄露致死半径分析为例，基于地理信息系统对风险半径进行叠加处理，更加直观地展现风险表征。经过研究与分析可以确定，该煤层气集输泄露点半径200范围内，均为高致死风险区域，致死率超过了67%，该煤层气集输区泄露风险点极为密集，各致死半径相互叠加，导致致死风险进一步加大。
2.2 风险管理建议
以上述山西省煤层气泄漏风险评价为基础，对于该风险采取的有效管理措施，主要是减少风险半径内的人口过密度，以减少在泄漏风险发生时的伤害人数。对于煤层气生产与运输企业来说，可以通过严格控制煤层气运输系统沿线人口密度与数量、疏散普通居民等方式，减少人员伤亡事件发生的可能性，尽量减低高危致死风险。
3 结语
基于以上分析，对于煤层气泄露存在的风险也有了一定的了解，就需要采取行之有效的方法进行风险管理。无论是个人还是组织，应当通过恰当的维护措施减少泄露事故发生概率，在面对煤层气泄露事故时，则应当尽快疏散人群，减少伤亡事件的发生。
参考文献：
[1]徐暖筑，杨兆中，李小刚，徐宁.煤层气管道泄漏扩散的FLUENT模拟[J].石油工程建设，2013，39（02）：12-16+7-8.
[2]李景贵.煤层气地面集输泄漏扩散模拟及风险评价研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.
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