基于FLUENT对采空区氧气浓度场的数值模拟

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍采空区氧气浓度场数值模拟的理论基础,阐述应用FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤,给出了模型中主要参数的确定方法.最终应用数值模型对东滩煤矿143下09工作面采空区的氧气浓度场分布规律进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,结果表明,基于FLUENT的数值模拟技术是研究采空区氧气浓度场的分布规律的可靠手段之一.     

采空区自燃过程中氧气场分布的动态特征研究

为了更好地利用氧气指标对采空区自燃事故进行预警,利用数值方法对采空区氧气分布对于自燃阶段发展的动态响应机制进行了研究,结果表明:自燃初期,以氧气为指标的氧化带形成楔形分布结构;氧气分布会随温度的升高大面积回缩前移;以温度指标和氧气指标划分的氧化带宽度变化均呈现3个阶段,二者在各自的第2阶段出现重叠;改变漏风强度后会导致自燃带位置呈不同的变化趋势。现场需要把握氧气分布随温度的动态响应趋势,在自燃初期适合采用氧气指标,但在自燃中后期,宜采用温度指标划分氧化带位置。     

不同氧气浓度下采空区煤自燃极限参数研究

为了研究氧气浓度对煤自燃极限参数的影响规律,采用自燃程序升温实验测试阜生煤矿煤样在氧气浓度分别为21％、17％、11％、9％和5％等5种条件下的低温氧化特性,得到了不同氧气浓度下煤样氧化耗氧速率及放热强度,计算得到煤样自燃极限参数.研究结果表明:采空区环境中氧气浓度减小会显著抑制煤活性结构的低温氧化反应,导致煤低温氧化...     

综放面采空区氧气浓度场分布研究

采用现场观测和数值模拟的方法,对华亭矿区陈家沟煤矿3103工作面采空区氧气浓度场分布进行比较。现场观测数据真实,有利于分析问题,解决问题。而ANSYS FLUENT软件数值模拟方法更有利于排除一些复杂因素和现场检测的技术难题,实现采空区氧气浓度的较准确分布。结论表明：通过两者的结合能更好的实现对氧气浓度场分布的了解和预测,并对陈家沟3103工作面采空区煤自燃的预防措施进行指导。     

综采放顶煤工作面采空区漏风与氧气浓度分布规律研究

根据综采放顶煤工作面采空区的漏风源和漏风汇形式不同，研究了采空区漏风分 布和氧气浓度分布规律，以及注氮量对采空区“三带”的影响，为采空区遗煤自燃的防治提 供了参考。     

基于氧气浓度分布规律的综采工作面采空区自燃“三带”的特征研究

基于对采空区自燃"三带"理论和标准的分析,结合鲁西煤矿3下109工作面开采3下煤层时条件比较复杂,受3上109工作面采空区遗煤的影响较大,存在自然发火隐患的实际情况,采用在工作面和两巷埋设气体监测装置的方法进行了采空区自燃"三带"的研究。通过采集各测点的O2浓度数据,分析采空区O2浓度分布规律,掌握了3下109工作面采空区自燃"三带"的特征,对鲁西煤矿防灭火工作具有重要的指导作用。     

基于FLUENT动网格的采空区氧气浓度场的数值模拟

为研究工作面回采条件下采空区氧气浓度场分布规律,建立了采空区3D几何模型及遗煤耗氧升温的控制方程组,利用FLUENT软件的动网格功能实现工作面回采,通过数值模拟手段进行研究。结果表明:按氧浓度划分采空区自燃"三带"时,自燃带随着工作面回采向前移动;回采速度一定时,自燃带宽度随时间变化很小,可近似认为保持不变,且进风巷侧自燃带宽度最大,倾向中央及回风巷侧自燃带宽度相差不大,自燃带近似呈"L"型。     

采空区漏风对煤自燃危险性的影响

为了了解潞安温庄煤矿采空区漏风量的增加对采空区煤自燃的影响,进行了采空区自燃"三带"的测定,根据O2浓度和CO浓度的变化趋势,分析了采空区煤炭自燃危险性的变化。结果表明:温庄煤矿采空区漏风量的增加导致自燃"三带"的宽度变大,但煤自燃的危险性降低。     

采空区下综采面采空区自燃“三带”实测研究

针对浅埋近距离采空区下综采面采空区煤层自燃防治,以李家壕煤矿31115工作面为生产技术背景,采用理论分析与现场实测相结合的方式,研究了采空区气体浓度分布特征与采空区自燃"三带"分布范围。研究结果表明:由于上覆采空区气体下泄导致31115工作面采空区O₂、CO气体浓度异常,下泄影响范围为采空区100 m以内;工作面进风侧散热带宽度为25 m,氧化升温带宽度为137 m,大于137 m为窒息带;回风侧散热带宽度为21 m,氧化升温带宽度为92 m,大于92 m为窒息带。     

CFD模拟技术在采空区“三带”分布中的应用

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍并阐述FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤。应用CFD技术对5521-17工作面采空区氧气浓度分布进行模拟,模拟数据与现场基本吻合。根据模拟结果划分"三带"范围,确定了采空区中易自燃区域。结果表明,CFD模拟技术是研究采空区"三带"分布规律的可行手段之一,可为实施采空区煤炭自燃防治技术提供依据。     

辛置矿综采工作面采空区自燃“三带”分布研究

为了研究辛置煤矿2-109综采工作面采空区自燃“三带”分布范围,采用采空区埋管的方式对工作面正常推采期间采空区内温度和O2浓度的变化规律进行监测,得到了采空区进风侧、中部(靠进风侧)、中部(靠回风侧)、回风侧的范围,为矿井制定采空区防火措施做好基础。     

尾巷对采空区煤自燃影响的数值模拟研究

为了研究尾巷对采空区煤自燃的影响,建立了带有尾巷的三维采空区的几何模型,利用UDF编写采空区碎胀系数和孔隙率的分布函数,从尾巷的联络巷间距和回风巷与尾巷之间的压差两个方面进行了模拟.结果表明:尾巷的联络巷间距对采空区自燃有重要的影响,闻距增大,采空区自燃带的宽度也增大,越靠近回风侧,宽度增加越快;回风巷与尾巷之间的压差...     

采空区自燃火区温度场演化规律分析研究

鉴于采空区遗煤自燃环境的封闭、隐藏及动态等特殊性,根据传热学、燃烧学、多孔介质学等基础理论,运用FLAC软件自身携带的热力耦合功能,对石圪节煤矿3#煤层采空区A、B火区温度场进行了理论计算和数值模拟,得出了遗煤厚度是自燃的物质基础,采空区漏风量是自燃的决定因素,燃烧时间是温度场的关键因子,温度场则是自燃的宏观表现。模拟方案中改变遗煤厚度、漏风量等影响因素的参数,得出了火区温度场的时空演变趋势,为下层煤开采设计提供理论参考。     

采空区自燃“三带”变化规律研究

为防止温庄村煤矿采空区煤自燃,确定煤自燃发生的区域,利用气相色谱仪对采空区气样进行分析,确定采空区自燃"三带"的最大范围,并根据统计学原理计算出自燃"三带"的最小范围,在一定的假设条件下结合通风阻力方程推导出该矿采空区自燃"三带"范围变化的公式。结果表明:带有瓦斯排放巷及沿空留巷的采空区自燃"三带"不仅随工作面的推进不断前移,而且在其前移过程中,自燃"三带"的范围随着联络巷的接替使用产生由小变大,然后突然变小再逐渐变大的循环的、有规律的变化。     

高位巷抽采负压对瓦斯及煤自燃协同防治的影响

高位巷抽采负压为影响采空区瓦斯及煤自燃复合灾害防治的关键因素之一,为确定合理的抽采负压,结合某矿401102综放工作面瓦斯易超限及自然发火实际情况,采用ANSYS数值模拟及现场实测方法,研究高位巷抽采负压对瓦斯抽采效果及煤自燃"三带"分布的影响,并进行工程实践。结果表明:抽采负压对采空区复合灾害防治有显著影响,负压由0.5 kPa增至3.5 kPa,瓦斯抽采纯量增加21.02 m³/min,相比"U"型通风,高位巷负压3 kPa时,氧化升温带宽进风侧扩大17 m,中部与回风侧分别缩小14 m和11 m;提出了合理抽采负压范围的界定方法,确定负压波动区间为[0.951 6,2.558],最佳点为2.558 k Pa。煤层采用高位巷抽采方式时,合理设定抽采负压能够保证采空区瓦斯及煤自燃灾害的耦合防治。     

沿空巷破碎煤体自燃耗氧及升温特征数值模拟

为研究巷道顶煤和煤柱破碎后由漏风引起的自燃耗氧及升温规律,在质量、动量和热量守恒模型的基础上利用FLUENT软件求解了沿空巷周围破碎煤体的稳态氧气分布和温度的动态变化过程。计算结果表明：在煤柱较完整的情况下,顶煤的氧气浓度分布高于煤柱,但二者都具有自然发火的危险。由于散热作用,高温区离二者的漏风边界都有一定的距离,顶煤升温速率较煤柱更快。在改变漏风强度后,高温区位置和范围也会随之改变。此研究结论可以帮助缩小现场火源区的寻找范围,以便及时采取措施抑制自燃。     

注氮对综放面采空区内氧的浓度和“三带”宽度的影响

介绍了徐庄煤矿7235综放面开采中,采用埋管注氮方式向采空区注氮,防止采空区遗煤氧化自燃。在采空区预埋束管,测量在注氮与不注氮的情况下各测点氧气浓度的变化情况,以及对采空区“三带”宽度的影响,为确定合理的注氮工艺和提高注氮效果提供了科学的指导。     

孙疃煤矿10煤最短自然发火期研究

为了掌握孙疃煤矿10煤最短自然发火期,通过对煤自然发火期确定方法的比较分析,确定实验条件下最短自然发火期的计算模型;对孙疃煤矿10煤层煤样在不同温度段的吸氧速度、失水量、解析瓦斯含量进行测定,进而分段计算了达到临界温度需要的时间,确定该煤层的最短自然发火期,为制定防灭火措施提供依据。     

水分在煤低温氧化过程中的影响研究

通过理论分析和实验研究相结合的方法,分析了水分与煤低温氧化阶段升温进程和产热速率的关系,并基于分形维数研究了水分对煤孔隙结构的影响,讨论了水分在煤氧化学反应中所起的作用,最后就水分对煤低温下吸氧速度和吸氧量的影响进行了探讨,对进一步加深对煤低温氧化过程的认识和准确对煤的自燃倾向性进行鉴定具有十分重要的意义。