煤田露頭火區(qū)燃燒范圍的研究.pdf

1、煤田火災(zāi)在世界各地的分布十分廣泛，而我國(guó)的煤田自燃火災(zāi)主要分布在干旱少雨的北方地區(qū)。煤田火災(zāi)對(duì)人們的生活生產(chǎn)已經(jīng)造成了極其嚴(yán)重的危害和破壞，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還嚴(yán)重破壞了我國(guó)的生態(tài)和環(huán)境。因此，對(duì)煤田火災(zāi)采取科學(xué)合理的防治措施是十分必要和迫切的。
　　科學(xué)地圈劃出煤田露頭火區(qū)的燃燒范圍，是提出更加合理可靠的煤田露頭火區(qū)防治措施的指導(dǎo)依據(jù)，這對(duì)火區(qū)的治理具有非常重要的意義。然而在長(zhǎng)期滅火實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于煤田火區(qū)受多方面因

2、素影響，具有復(fù)雜性和多變性，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)手段和裝備可知，在探究煤田露頭火區(qū)燃燒范圍的問題上存在較大難度。
　　為了更加精準(zhǔn)地對(duì)煤田火區(qū)燃燒范圍的進(jìn)行圈劃，有必要對(duì)煤田火區(qū)的形成過程、燃燒特性、通風(fēng)機(jī)理、覆巖運(yùn)移變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的研究，掌握火區(qū)通風(fēng)各個(gè)參數(shù)及其影響因素十分重要。為此，本文結(jié)合理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍繞煤田露頭火區(qū)的圍巖破壞實(shí)質(zhì)、燃燒特性、燃燒機(jī)理和燃燒范圍等問題展開研究。
　　（1）通過火區(qū)現(xiàn)場(chǎng)勘察，依據(jù)火區(qū)燃

3、燒條件和有關(guān)理論揭示了火區(qū)地表塌陷現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是煤田露頭火區(qū)上下盤巖層的燒變破壞和移動(dòng)變形。依據(jù)彈性力學(xué)理論，以煤田傾斜煤層露頭火區(qū)為研究對(duì)象，得到了上下盤巖體的最大剪應(yīng)力作用面的方位變化規(guī)律。
　　針對(duì)不同露頭自燃煤層傾角，經(jīng)過數(shù)值模擬試驗(yàn)得出了煤田露頭火區(qū)引起的地表塌陷進(jìn)程與火區(qū)燃燒進(jìn)度的關(guān)系，為后期火區(qū)燃燒范圍的判定提供依據(jù)。
　　（2）借助自主設(shè)計(jì)的露頭煤層氧化熱解模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別得到了煤田露頭煤層氧化熱解實(shí)驗(yàn)氧化升

4、溫期、陰燃穩(wěn)定期、陰燃窒息期的標(biāo)志性氣體指標(biāo)參數(shù)。
　　利用線性回歸的方法建立了各個(gè)時(shí)期溫度階段的標(biāo)志性氣體指標(biāo)參數(shù)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系方程，并通過煤田露頭火區(qū)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析驗(yàn)證了上述方程組的準(zhǔn)確性良好，可作為煤田露頭火區(qū)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的理論判別依據(jù)。
　　（3）通過建立煤田露頭火區(qū)物理模型及數(shù)學(xué)模型，利用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，分別得到了漏風(fēng)線路上多孔介質(zhì)的孔隙率和外界風(fēng)速對(duì)火區(qū)形態(tài)的影響。
　　通過進(jìn)一步剖析煤田露

5、頭火區(qū)自然通風(fēng)系統(tǒng)，建立了火區(qū)自然通風(fēng)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論推導(dǎo)得到“通過火區(qū)”和“不通過火區(qū)”兩種情況下的自然通風(fēng)動(dòng)力方程，并通過數(shù)值模擬驗(yàn)證了自然通風(fēng)動(dòng)力方程的通用性，確定了煤田露頭火區(qū)的自然通
　　風(fēng)動(dòng)力參數(shù)。
　?。?）在分析煤田露頭火區(qū)引起地表沉陷機(jī)理與范圍的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了火區(qū)上覆巖層的巖性、煤層的傾角、煤層燃燒深度、煤層燃燒厚度、燃燒煤層數(shù)量等因素對(duì)火區(qū)塌陷范圍的影響。
　　根據(jù)前期研究成果，提出了依據(jù)煤