西北地區(qū)侏羅紀煤層采空區(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了漏風場質(zhì)量方程與動量方程，依據(jù)組分守恒和菲克定律推導

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了采空區(qū)能量方程；耦合風流場、氧濃度和溫度場模型，構(gòu)建了西北地區(qū)侏羅紀煤層采空區(qū)自然發(fā)火三維數(shù)學模型。
　　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：進風側(cè)為45m~226m，回風側(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：進風側(cè)為48m~214m，回風側(cè)為18m~162m。模擬結(jié)果與實測結(jié)果基本一致，驗證了西北侏羅紀煤層采空區(qū)自然發(fā)火數(shù)學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