煤田火災(zāi)煤巖體溫度場(chǎng)演化試驗(yàn)及反演方法研究.pdf

1、我國(guó)煤田火災(zāi)分布廣泛，火區(qū)總面積已經(jīng)接近720km2，治理煤田火災(zāi)迫在眉睫。研究煤田火災(zāi)火源以及溫度場(chǎng)演化過(guò)程對(duì)治理煤田火區(qū)具有重要意義。文章在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬、數(shù)理解算等方法，根據(jù)熱傳導(dǎo)基本理論以及數(shù)學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了模擬煤田火災(zāi)火源中心的變化過(guò)程，主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　結(jié)合煤田火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了煤田火災(zāi)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程相似模擬試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)以榆林神府煤田活雞兔火區(qū)為研究對(duì)象

2、，選擇相似材料骨料為砂子，膠結(jié)劑為大白粉，石膏來(lái)搭建煤巖層。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)給不銹鋼加熱棒通電產(chǎn)生熱量來(lái)點(diǎn)燃煤層。采用C-7018熱電偶信號(hào)采集模塊采集測(cè)點(diǎn)溫度。采用FLA457激光導(dǎo)熱分析儀測(cè)試相似材料的熱物性參數(shù)。結(jié)果表明：通過(guò)監(jiān)測(cè)煤體橫向溫度，直接得出火源移動(dòng)演化過(guò)程，火源中心隨時(shí)間變化緩慢?；鹪粗行膸б苿?dòng)14.73cm大約需要40~50h。監(jiān)測(cè)縱向溫度變化過(guò)程，可以得出溫度在垂直方向上的變化，發(fā)現(xiàn)煤體內(nèi)部的溫度和巖層的溫度差別較大。

3、
　　試驗(yàn)臺(tái)為物理模型，建立合理的邊界條件，利用Fluent數(shù)值模擬軟件計(jì)算試驗(yàn)臺(tái)溫度場(chǎng)的分布。在數(shù)值模擬過(guò)程中，通過(guò)定義煤巖體的熱釋放速率來(lái)模擬煤體燃燒。結(jié)果表明：數(shù)值模擬結(jié)果能夠完整的得出實(shí)驗(yàn)臺(tái)不同區(qū)域的溫度數(shù)值以及高溫帶隨時(shí)間而移動(dòng)的。將數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)所測(cè)得點(diǎn)的溫度對(duì)比發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉^好的吻合。說(shuō)明數(shù)值模擬建立的模型以及邊界條件是可行的。
　　應(yīng)用量綱分析方法以及π定理構(gòu)建了煤巖體溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合遺傳算法