基于快速氧化實驗的巷道周邊煤體自燃數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤礦內(nèi)的巷道作為采礦作業(yè)中提升、運輸、通風(fēng)、排水與動力供應(yīng)等需要而掘進的通道，是礦井下易發(fā)生自燃的地點之一，預(yù)防與監(jiān)測巷道起火點的位置與發(fā)展情況是礦井安全生產(chǎn)的一項主要內(nèi)容。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，巷道周邊煤體自燃問題愈發(fā)凸顯，巷道周邊煤體自燃起火點具有較高的隱蔽性，在面對巷道周邊煤體自燃災(zāi)害時，快速地確定火源位置將大大提高救災(zāi)的效率。但由于外源因素的復(fù)雜性，相關(guān)機理仍有待深入研究。由于巷道周邊煤體自燃問題的隱蔽性，特別在冒落區(qū)這類視線與人

2、員都難以到達的地方，常規(guī)探測手段在預(yù)測巷道周邊煤體自燃過程時難以奏效。采用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)測巷道周邊煤體自燃過程可行之有效的解決上述問題。
　　本文對寧煤集團棗泉煤礦某綜放面一段巷道進行研究，采用煤氧復(fù)合理論、實驗測試和計算機模擬相結(jié)合的研究方法，對巷道周邊煤體自然發(fā)火過程進行分析研究。本文從實驗臺爐體結(jié)構(gòu)和煤快速氧化實驗的結(jié)果分析入手，以計算流體力學(xué)為輔助手段，對巷道周邊松散煤體自然發(fā)火過程進行模擬。首先，通過搭建輔助熱源加熱條件

3、下的煤自然發(fā)火實驗臺，對棗泉礦煤樣進行程序升溫實驗，測得煤樣的耗氧速率與氧化放熱強度等氧化動力學(xué)參數(shù)，并推導(dǎo)煤層的自燃極限參數(shù);其次，根據(jù)工作面實際情況，建立巷道周邊松散煤體自燃過程的三維物理模型并劃分網(wǎng)格，根據(jù)快速氧化實驗得到的自燃極限參數(shù)對巷道周邊煤層自燃危險區(qū)域進行劃分，確定巷道冒落區(qū)為本文重點研究對象;最后，建立巷道周邊煤體自燃過程的數(shù)學(xué)模型，并確定三維模型的定解條件，使用FLUENT軟件對巷道內(nèi)煤層的自燃過程進行模擬。通過對比