煤田露頭火區(qū)燃燒范圍的研究.pdf

1、煤田火災在世界各地的分布十分廣泛，而我國的煤田自燃火災主要分布在干旱少雨的北方地區(qū)。煤田火災對人們的生活生產(chǎn)已經(jīng)造成了極其嚴重的危害和破壞，不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失，而且還嚴重破壞了我國的生態(tài)和環(huán)境。因此，對煤田火災采取科學合理的防治措施是十分必要和迫切的。
　　科學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)防治措施的指導依據(jù)，這對火區(qū)的治理具有非常重要的意義。然而在長期滅火實踐中發(fā)現(xiàn)，由于煤田火區(qū)受多方面因

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

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

4、溫期、陰燃穩(wěn)定期、陰燃窒息期的標志性氣體指標參數(shù)。
　　利用線性回歸的方法建立了各個時期溫度階段的標志性氣體指標參數(shù)與溫度之間的函數(shù)關系方程，并通過煤田露頭火區(qū)現(xiàn)場采樣分析驗證了上述方程組的準確性良好，可作為煤田露頭火區(qū)發(fā)展狀態(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)學模型，利用ANSYS軟件進行數(shù)值模擬實驗，分別得到了漏風線路上多孔介質(zhì)的孔隙率和外界風速對火區(qū)形態(tài)的影響。
　　通過進一步剖析煤田露

5、頭火區(qū)自然通風系統(tǒng)，建立了火區(qū)自然通風數(shù)學模型，經(jīng)過理論推導得到“通過火區(qū)”和“不通過火區(qū)”兩種情況下的自然通風動力方程，并通過數(shù)值模擬驗證了自然通風動力方程的通用性，確定了煤田露頭火區(qū)的自然通
　　風動力參數(shù)。
　　（4）在分析煤田露頭火區(qū)引起地表沉陷機理與范圍的基礎上，進一步研究了火區(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