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近距离煤层采空区自然发火预测模型

肖旸  
【摘要】:我国煤炭资源十分丰富,煤炭产量和消费量均居世界首位,约占国内一次能源生产和消费总量的 85%以上,但我国煤炭自燃火灾十分严重,严重制约了矿井的安全生产与发展,造成巨大的资源浪费、环境污染、人员和财产的损失。 本文从近距离煤层采空区特点出发,基于目前煤炭自然发火起因和研究水平、煤自然发火预测模型和数值模拟研究现状,紧紧围绕着近距离煤层采空区自然发火预测模型展开了论述。首先,利用大型煤自然发火实验台,对煤自燃特性参数进行了实验测试,为近距离煤层采空区自然发火预测模型的建立,以及对近距离煤层采空区漏风状况的数值模拟提供了基础数据。其次,对近距离煤层工作面进行了现场观测,并利用现场观测数据,进行数据拟合,得出了近距离煤层工作面两侧氧浓度方程、采空区漏风松散体空隙分布方程、采空区不同深度的渗透系数方程、采空区深度对耗氧速度的影响函数、工作面进风侧采空区和回风侧采空区压力分布方程,结合采空区渗流及扩散数学模型,建立了近距离煤层采空区自然发火预测模型。再次,利用流体计算软件 FLUENT 对近距离煤层采空区进行三维建模和网格划分,数值模拟近距离煤层采空区漏风状况,数值模拟结果与现场实际基本吻合。最后,利用近距离煤层采空区漏风状况的数值模拟结果,分析东荣二矿南二采区 16#、17#近距离煤层采空区自燃火灾的发火原因,并指导现场治理工作,取得了良好效果。通过此次火灾的成功扑灭,较好的验证了近距离煤层采空区自然发火预测模型的有效性。该预测模型对相似条件的矿井具有一定的参考意义和借鉴意义。


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