采空區(qū)自然發(fā)火相似模擬實驗平臺相關參數(shù)研究.pdf

1、隨著礦井開采深度增加，礦井采空區(qū)自然發(fā)火問題越來越突出，嚴重地影響了煤礦的安全生產(chǎn)。由于采空區(qū)范圍較大，探測采空區(qū)高溫區(qū)域位置需要對采空區(qū)內(nèi)部松散煤體熱量傳遞規(guī)律進行深入研究，而目前現(xiàn)場檢測方法還存在測量精度偏低等許多不足。研制相似模擬實驗平臺是研究采空區(qū)內(nèi)部浮煤熱量傳遞規(guī)律方法之一。通過計算相似比例，結合王家?guī)X20103工作面的現(xiàn)場參數(shù)，分析設計了實驗平臺的采空區(qū)冒落帶高度、高溫熱源的選取及工作面通風方式，最后對實驗平臺系統(tǒng)實施進行了

2、闡述。
　　首先闡述了采空區(qū)煤自燃的相關理論，對連續(xù)型方程、動量方程和能量方程進行推導，得到包含采空區(qū)和工作面整個區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)一流場和溫度場數(shù)學模型。并基于此數(shù)學模型，采用相似變換，推導出原型與實驗模型之間的相似關系式，分別確定了模型的幾何相似比，實驗材料的粒度、孔隙率、內(nèi)熱源等參數(shù)的相似比例。
　　其次對工作面下列相關參數(shù)進行了理論分析：（1）為了設計模擬實驗臺高度，闡述了采空區(qū)冒落帶形成特征，對水平和近水平冒落帶高度的測定

3、方法和計算模型進行了分析，結合實際工作面的條件，得到一般冒落帶高度與采高之間的關系。（2）分析了采空區(qū)高溫熱源的形成及熱源向周圍煤巖傳遞熱量的基本方式；設計了模型實驗臺采空區(qū)高溫熱源采用單一熱源和多個熱源兩種布置方式，并采用功率可調(diào)節(jié)的熱源模擬采空區(qū)高溫熱源。（3）分析了目前礦井常用工作面通風方式及不同通風方式對采空區(qū)煤自燃的影響，選擇模型實驗臺的通風方式為 U型和 U+L型兩種，并依據(jù)實際工作面的風量設計模型實驗臺的三個風量值0.2m