擴(kuò)散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程及其傳播模型的研究.pdf

1、煤層自燃火災(zāi)是煤礦生產(chǎn)的重大自然災(zāi)害之一，我國的煤礦煤層自燃火災(zāi)事故十分嚴(yán)重。因此，針對煤層自燃火災(zāi)進(jìn)行擴(kuò)散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程及其傳播模型的研究，對于進(jìn)一步揭示煤層自燃的機(jī)理，防治和消除煤層自燃，保護(hù)煤炭資源和減小環(huán)境污染，保證礦井安全生產(chǎn)，提高煤的利用價值以及豐富陰燃理論和燃燒學(xué)科，都具有重要的理論與現(xiàn)實意義。
　　本文采用理論研究、實驗?zāi)M及數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合研究方法對其進(jìn)行研究。
　?。?）從巷道風(fēng)流規(guī)律、

2、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、能量守恒方程、組份質(zhì)量守恒方程及動量守恒方程等五方面對擴(kuò)散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程進(jìn)行理論研究。得出了①當(dāng)max l? l時，煤層陰燃將能穩(wěn)定的傳播；當(dāng)max l? l時，煤層陰燃必將趨向熄滅；當(dāng)l?0時，在條件適宜時就有可能轉(zhuǎn)化為焰火燃燒；②煤層陰燃熄滅、穩(wěn)定傳播可以近似的描述為升溫干燥、無氧熱解、炭氧化及熄滅4步化學(xué)反應(yīng)模型；③探討了得出了擴(kuò)散條件下巷道中煤層陰燃傳播遵循的能量守恒定律、組份質(zhì)量守恒定律、動量守恒定

3、律及理想氣體狀態(tài)方程。
　?。?）利用擴(kuò)散條件下巷道中煤層陰燃模擬實驗裝置進(jìn)行模擬實驗，測定煤層陰燃過程的溫度、O2濃度以及CO濃度數(shù)據(jù)，使用JLFX100數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與MATLAB曲線擬合工具箱對其進(jìn)行分析研究，得出了①煤層陰燃穩(wěn)定傳播時的溫度為240.6℃~369.0℃，其平均值為tm=314.3℃；O2濃度為6.1％~17.3%，其平均值為Am=13.6%；CO濃度為2899ppm~14624ppm，其平均值為Bm=8275

4、ppm；②煤層陰燃趨向熄滅時的溫度為227.3℃~287.8℃，其平均值為tp=262.5℃；O2濃度為6.9%~17.4%，其平均值為Ap=14.1%；CO濃度為2899ppm~9249ppm，其平均值為Bp=5353.3ppm。
　?。?）在巷道中煤層陰燃傳播試驗研究的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬軟件COMSOLMultiphysics對巷道中煤層陰燃傳播試驗進(jìn)行數(shù)值模擬研究，得出了：巷道中煤層陰燃傳播時，溫度、O2濃度及CO濃度的數(shù)