煤田火災煤巖體溫度場演化試驗及反演方法研究.pdf

1、我國煤田火災分布廣泛，火區(qū)總面積已經(jīng)接近720km2，治理煤田火災迫在眉睫。研究煤田火災火源以及溫度場演化過程對治理煤田火區(qū)具有重要意義。文章在實驗研究的基礎上結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬、數(shù)理解算等方法，根據(jù)熱傳導基本理論以及數(shù)學方法，在實驗室條件下研究了模擬煤田火災火源中心的變化過程，主要的研究內(nèi)容和成果如下：
　　結(jié)合煤田火災現(xiàn)場的實際情況，自主研發(fā)設計了煤田火災動態(tài)演化過程相似模擬試驗臺。試驗臺以榆林神府煤田活雞兔火區(qū)為研究對象

2、，選擇相似材料骨料為砂子，膠結(jié)劑為大白粉，石膏來搭建煤巖層。在實驗中通過給不銹鋼加熱棒通電產(chǎn)生熱量來點燃煤層。采用C-7018熱電偶信號采集模塊采集測點溫度。采用FLA457激光導熱分析儀測試相似材料的熱物性參數(shù)。結(jié)果表明：通過監(jiān)測煤體橫向溫度，直接得出火源移動演化過程，火源中心隨時間變化緩慢?；鹪粗行膸б苿?4.73cm大約需要40~50h。監(jiān)測縱向溫度變化過程，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、
　　試驗臺為物理模型，建立合理的邊界條件，利用Fluent數(shù)值模擬軟件計算試驗臺溫度場的分布。在數(shù)值模擬過程中，通過定義煤巖體的熱釋放速率來模擬煤體燃燒。結(jié)果表明：數(shù)值模擬結(jié)果能夠完整的得出實驗臺不同區(qū)域的溫度數(shù)值以及高溫帶隨時間而移動的。將數(shù)值計算和實驗所測得點的溫度對比發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算和實驗能夠較好的吻合。說明數(shù)值模擬建立的模型以及邊界條件是可行的。
　　應用量綱分析方法以及π定理構建了煤巖體溫度場的數(shù)學模型，結(jié)合遺傳算法