西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤層采空區(qū)自然發(fā)火規(guī)律的數(shù)值模擬研究——以大柳塔礦為例.pdf

1、我國西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤資源儲量豐富，但自燃傾向性大，煤層自燃現(xiàn)象嚴重，因此開展西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤自燃理論和技術(shù)研究對減少資源損失、保障安全開采、保護環(huán)境具有重要意義。
　　本文通過查閱文獻和現(xiàn)場考察，分析了西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤的自燃影響因素，認為絲炭的聚集、干旱少雨的氣候條件、較大的晝夜溫差和較淺的煤層埋深都是西北侏羅紀(jì)煤自燃的有利條件。
　　依據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒和達西定律推導(dǎo)了漏風(fēng)場質(zhì)量方程與動量方程，依據(jù)組分守恒和菲克定律推導(dǎo)

2、了氧氣對流傳輸方程，依據(jù)能量守恒和傅里葉定律推導(dǎo)了采空區(qū)能量方程；耦合風(fēng)流場、氧濃度和溫度場模型，構(gòu)建了西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤層采空區(qū)自然發(fā)火三維數(shù)學(xué)模型。
　　利用煤樣自然發(fā)火實驗數(shù)據(jù)，采用指數(shù)回歸分析得到了大柳塔礦5-2煤耗氧速率和放熱強度隨溫度的表達式；采用理論分析、現(xiàn)場觀測和經(jīng)驗類比探討了氧氣擴散系數(shù)和滲透系數(shù)的影響因素，認為擴散系數(shù)主要受煤樣粒徑控制，空隙率在載荷影響區(qū)呈拋物線分布，最終確定了自然發(fā)火模型中兩個參數(shù)的表達式。<

3、br>　　選取大柳塔礦52304工作面為試驗對象，采用FLUENT模擬計算了其采空區(qū)的自燃情況，劃定自燃帶范圍：進風(fēng)側(cè)為45m~226m，回風(fēng)側(cè)為25m~170m。同時，根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，確定自燃帶范圍：進風(fēng)側(cè)為48m~214m，回風(fēng)側(cè)為18m~162m。模擬結(jié)果與實測結(jié)果基本一致，驗證了西北侏羅紀(jì)煤層采空區(qū)自然發(fā)火數(shù)學(xué)模型的可靠性和適用性。
　　最后，根據(jù)工作面現(xiàn)場觀測，結(jié)合大采高綜采工藝和全部垮落法管理頂板工藝特點，總結(jié)了大柳