基于快速氧化實(shí)驗(yàn)的巷道周邊煤體自燃數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤礦內(nèi)的巷道作為采礦作業(yè)中提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水與動(dòng)力供應(yīng)等需要而掘進(jìn)的通道，是礦井下易發(fā)生自燃的地點(diǎn)之一，預(yù)防與監(jiān)測(cè)巷道起火點(diǎn)的位置與發(fā)展情況是礦井安全生產(chǎn)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，巷道周邊煤體自燃問題愈發(fā)凸顯，巷道周邊煤體自燃起火點(diǎn)具有較高的隱蔽性，在面對(duì)巷道周邊煤體自燃災(zāi)害時(shí)，快速地確定火源位置將大大提高救災(zāi)的效率。但由于外源因素的復(fù)雜性，相關(guān)機(jī)理仍有待深入研究。由于巷道周邊煤體自燃問題的隱蔽性，特別在冒落區(qū)這類視線與人

2、員都難以到達(dá)的地方，常規(guī)探測(cè)手段在預(yù)測(cè)巷道周邊煤體自燃過程時(shí)難以奏效。采用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)測(cè)巷道周邊煤體自燃過程可行之有效的解決上述問題。
　　本文對(duì)寧煤集團(tuán)棗泉煤礦某綜放面一段巷道進(jìn)行研究，采用煤氧復(fù)合理論、實(shí)驗(yàn)測(cè)試和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的研究方法，對(duì)巷道周邊煤體自然發(fā)火過程進(jìn)行分析研究。本文從實(shí)驗(yàn)臺(tái)爐體結(jié)構(gòu)和煤快速氧化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析入手，以計(jì)算流體力學(xué)為輔助手段，對(duì)巷道周邊松散煤體自然發(fā)火過程進(jìn)行模擬。首先，通過搭建輔助熱源加熱條件

3、下的煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)棗泉礦煤樣進(jìn)行程序升溫實(shí)驗(yàn)，測(cè)得煤樣的耗氧速率與氧化放熱強(qiáng)度等氧化動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并推導(dǎo)煤層的自燃極限參數(shù);其次，根據(jù)工作面實(shí)際情況，建立巷道周邊松散煤體自燃過程的三維物理模型并劃分網(wǎng)格，根據(jù)快速氧化實(shí)驗(yàn)得到的自燃極限參數(shù)對(duì)巷道周邊煤層自燃危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，確定巷道冒落區(qū)為本文重點(diǎn)研究對(duì)象;最后，建立巷道周邊煤體自燃過程的數(shù)學(xué)模型，并確定三維模型的定解條件，使用FLUENT軟件對(duì)巷道內(nèi)煤層的自燃過程進(jìn)行模擬。通過對(duì)比