浅层采空区遗煤自燃场态模拟及火源定位技术研究与应用

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Miss_Han
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综采技术的应用,使得生产工作面后部采空区落煤空间增大,大量遗煤散落在采空区内部;在漏风、蓄热综合作用下极易造成采空区遗煤自燃。对在浅层采空区遗煤自燃发生的火灾,研究采用技术手段对遗煤自燃危险区域进行模拟,并对火源点位置进行定位,才能从根本上为防灭火治理工作提供保障。  论文分析了采空区遗煤自燃演化过程,及与遗煤自燃的相关系数(qm、k(n)、Q、q散、q0(T));根据大柳塔煤矿22101综采面浅埋深煤层的赋存特性及开采方式对遗煤自燃的影响,总结出浅层采空区遗煤自燃的特点及规律。根据多孔介质传热与流动理论,选取遗煤自燃过程中描述流体的结构参数和特性参数,并对采空区孔隙介质模型做出假设。基于Darcy定律、Fick定律、Fourier定律及连续性方程、动量方程和能量方程,建立采空区遗煤自燃场态耦合模型,确定采空区遗煤自燃火源影响区域及程度。  为确定采空区遗煤自燃火源点位置,论文采用理论分析、数值模拟和工程实例分析相结合的方法。通过引入有限体积法(Finite Volume Method)对遗煤自燃场态耦合模型进行离散求解,并结合大柳塔矿22101综采面后部采空区流场、氧浓度场及温度场变化情况,运用Matlab PDE工具箱对场态模型进行解算;分析了22101综采面采空区漏风压力场分布、氧浓度场分布与自燃危险区域、遗煤自燃温度场分布与火源点位置。根据数值模拟结果,分析采空区遗煤自燃与气体浓度、温度场分布的关联性,完善和改进了采空区遗煤自燃火源点的定位方法和技术,为防灭火工作提供指导和帮助。
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