煤田露头火区温度场模拟分析和火风压计算

为了研究煤田露头火区温度场的分布变化规律,利用Fluent软件对火区进行数值模拟,得到了火区温度场的分布情况。对火区火风压的计算进行了分析,计算得到了火风压值。通过改变边界条件得到了火区温度对露头火区漏风流场的影响:火区高温给气体渗流提供了动力,火区温度越高气体渗流速度越快。     

煤田露头火区燃烧状态的判定

在分析煤田露头火区相关资料基础上,自主设计了MTLT-100型煤田露头火区相似模拟实验装置,并进行了煤田露头火区燃烧过程的相似模拟实验。通过对实验过程中的O_2、CO、C_2H_6、C_3H_8、C_2H_4、C_2H_2的测定分析,得出煤田露头火区的格氏火灾系数R_2增至0.5时,煤田露头火区就由低温缓慢氧化预热过程发展到高温加速氧化预热过程;当R_2递增至0.8时,煤田露头火区就由高温加速氧化预热过程发展到稳定阴燃过程;当R_2处于递减状态时,煤田露头火区就处于阴燃窒息过程了。煤田露头火区处于稳定阴燃过程时火区的温度一般为300℃左右,而其余过程中的火区温度均小于300℃。     

煤田露头火区风流运动规律研究

通过对煤田露头火区自然通风系统特征以及风流运动规律的分析,得出煤田露头火区风流运动的基本方程。借助于Fluent软件,对不同参数条件下的煤田露头火区进行了数值模拟。结果表明,火区气体在进风渗流运动过程中温度与外界环境基本一致;经过火区后温度急剧上升并达到峰值,同时产生较大火风压,火风压与自然风压共同作用为火区提供通风动力;在通过火区的通风路线上,气体的运动符合能量守恒定律、达西定律(进风线路)和布西涅斯基窄缝流体运动规律(回风线路);在不通过火区的漏风路线上,气体的运动符合能量守恒定律和达西定律。     

攀枝花宝鼎煤田露头大面积火区探测成果分析

科学分析煤田露头火区燃烧界限,准确判断其影响范围和危害程度,有利于提出有效的治理措施。攀枝花市运用高分遥感、无人机航测等先进技术手段和设备,对宝鼎煤田大面积火区开展了详实的探测,探测出39个火区点位的燃烧状况,形成44.85 km2的光学影像、10.30 km2的热红外影像图和250 km2的遥感影像图,圈定露头火区面积为17.43万m2,划定影响范围面积为1 285.19万m2。根据探测结果,分析了火区特点、变迁原因及危害,提出按照“分级防治、逐步推进、综合管控”的原则,采取火情监测、火源探测、注水降温、注浆灭火、高温区煤体剥离、黄土覆盖等综合防治措施,推进火区治理进度,为宝鼎煤田露头大面积火区治理提供了基础资料和决策依据。     

煤田露头火区空气运动规律的模拟试验

利用自制的煤田露头火区模拟装置,对火区燃烧过程中的空气运动规律进行了研究。通过对模型中各点的温度、风速、压力进行监测,认为火区内进风通道的气体流动符合达西定律,回风通道气体流动符合窄缝流定律。通过改变进风口风速,分析了进口风速变化对漏风通道内气体流动速度的影响。上述分析结果可为煤田露头火区治理提供参考。     

大面积煤田露头火区范围的圈划研究

科学地圈划出煤田露头火区的燃烧范围,是提出更加合理可靠的煤田露头火区防治措施的指导依据。在分析煤田露头火区引起地表沉陷机理与范围的基础上,进一步研究了火区上覆岩层的岩性、煤层的倾角、煤层燃烧深度、煤层燃烧厚度、燃烧煤层数量等因素对火区塌陷范围的影响。提出了依据煤田露头火区燃烧三要素,分别从岩层移动、通风系统和火区热源3方面来分析确定煤田露头火区燃烧范围的方法。     

煤田露头火区标志性气体确定的试验研究及应用

为了研究煤田露头火区标志性气体及其与火区温度的关系,制作了煤田露头火区试验装置。在该试验条件上,提出焦煤在自燃升温期的30~130、130~190及190℃以上3个区间时,分别以CO、C2H4、C2H2作为标志性气体;在阴燃稳定期,以CO作为标志性气体;在窒息降温期的300~160℃及160℃以下时,分别以C2H6和CO作为标志性气体;分析了格氏火灾系数R2判别火区发展状况的可行性,拟合出了标志性气体浓度与火区温度以及R2与火区温度的关系方程。结果表明,煤田露头火区标志性气体的种类与采空区自燃火区的基本相同,但其产生的最低温度不同,即煤体吸附气体出现的最低温度较高,而煤体氧化气体出现的最低温度较低;依据关系方程和R2,可以方便地预测煤田露头火区的温度和发展状况。     

基于FLUENT的煤田露头火区自然通风影响因素研究

为了研究煤田露头火区燃烧特性的影响因素,根据相关资料建立了煤田露头火区物理模型和数学模型,并合理设定了模型的初始条件和边界条件,采用Fluent软件分别对入风口进风通道方向上不同风速、不同孔隙率的漏风流场、温度场和压力场进行了数值模拟与分析。模拟结果表明,随着入风口进风通道方向上风速和孔隙率的增大,火区的供氧速率也随之增大,火区持续燃烧的速率也增大;煤田露头火区的燃烧特性是受漏风流场、温度场和压力场相互作用影响的。     

煤田露头自燃火风压数值的理论分析

通过对煤田露头自燃的调查,利用渗流运动方程、气体状态方程和传热学等有关理论,对火风压影响因素进行了分析,得出自燃点深度、煤层赋存倾角、渗透率、地形和风速等对火风压的贡献.重点是通过调查建立了煤田自燃物理模型,并利用流管、气体能量方程等求出在地形、风速等影响下的火风压计算式.     

煤田露头火区多孔介质气体渗流运动规律的研究

通过分析煤田火区多孔介质气体的渗流形式,得出火区自然通风系统是在煤层自燃过程中自主形成的。Fluent数值模拟表明,煤田露头火区自然通风系统是一个负压通风系统;从进风口至燃烧区的多孔介质进风路线上,空气渗流速度与风压呈线性关系,且空气在进风路线上的渗流运动符合多孔介质渗流理论中的达西定律。     

煤田火区环境效应分析

煤层自燃形成的煤田火区是煤矿区重要灾害之一,中国北方大规模的煤层自燃,不仅直接烧毁宝贵的煤炭资源,危及矿井安全生产,而且还带来一系列环境问题,对我国煤炭工业可持续发展构成严峻挑战。本文结合实际,从地质、大气、水、土壤、生态和人类健康影响等方面,对煤田火区的环境效应进行了系统分析,提出了煤火环境治理的建议。     

煤田露头火区多孔介质渗流运动的数值模拟研究

煤田露头煤层自燃使得煤田露头发生塌陷,为了合理地治理煤田露头火区,研究了影响煤田露头火区的重要参数,应用Fluent数值模拟软件针对不同煤层埋藏深度、孔隙率、渗透率进行了宏观数值模拟。得到了煤田露头多孔介质速度场、温度场变化规律,并根据孔隙率与渗透率对火区温度分布的变化规律提出治理方案。     

崩落法引起的地表塌陷机制分析

以程潮铁矿西区为背景,分析崩落法开采引起的地表塌陷过程和特征,并结合现场监测数据,阐明顶板冒落导致地表塌陷的3个阶段,分析研究崩落开采采矿量与地表塌陷的定量关系。结果表明,程潮铁矿西区地表塌陷可分为初始冒落、渐进冒落和剪切冒落3个阶段,并且以渐进冒落为主。崩落法开采引起的岩体崩落能否到达地表导致塌陷,与开采深厚比和碎胀系数有关,当覆岩厚度与开采矿体的累计厚度之比小于临界值时,岩体移动会发展至地表,引起地表塌陷。     

露头煤层火区自然通风机理研究

为了得到露头煤层火区自然通风的机理,通过对露头煤层火区自然通风系统的剖析推理,得知火区自然通风包含通过火区和不通过火区两类通风线路。数值模拟结果表明:火风压与自然风压共同作用为火区提供通风动力;气体的运动符合能量守恒定律、达西定律(进风通道)和布西涅斯基窄缝流体运动规律(回风通道),并推导得到了气体运动参数方程。     

煤矿地表塌陷生态破坏的治理探讨

该文通过分析因采煤造成的地表塌陷对矿区生态环境所造成的严重破坏 ,呼吁国家和各级政府部门应当从战略高度重视塌陷地区土地复垦工作、塌陷水域的利用和开发     

地表环境温度对煤田火系统影响的数值分析

煤田火灾持续燃烧的重要原因是存在沟通地表与地下的供氧裂隙,新疆煤田火区地表黄土覆盖稀薄、含砂量大形成了透气率较高的地层条件,加之四季温差大对地下煤田火系统具有一定的影响。建立了露头煤层自燃的数值模型,以新疆硫磺沟火区的四季温度为参数,分析了地下火区受四季温度影响下的内部压力场、温度场的演化过程。数值实验结果表明:地下火区的温度场分布范围随大气温度的降低而缩小,但影响范围随深度增加而减小;地下渗流气体的流速受外部压力和内部气体热膨胀效应的差值影响,一般随外部温度的下降而增大、升高而减小。     

准南煤田大泉湖火区地表温度反演及时空变化特征

本文采用2013~2016年每年11月份Landsat8影像数据,运用辐射传输方程(大气校正法)反演准南煤田大泉湖火区地表温度,分析该火区温度场时空变化特征。通过研究得到以下结论:在时间尺度上,研究区最高温度、平均温度和温度阈值变化趋势基本一致,最高值都出现在2016年;研究区温度异常区面积则大体上呈U型变化,2013年、2015年温度异常区面积较大;在空间尺度上,温度异常区呈东西走向不连续分布,研究期间温度异常区位置基本不变,温度异常区面积有所变化。     

地下采矿引起地表塌陷机理研究

根据赤峰红岭铅锌矿的地质资料,利用颗粒流程序PFC2D建立了红岭铅锌矿的二维离散元模型,模拟矿体的开挖过程;并通过分析开采过程中的应力和位移演化规律,揭示矿山地表塌陷区的形成机理。模拟结果表明:矿山地表发生塌陷的主要原因是矿区较大水平构造应力的释放,以及采空区未及时回填而使上盘形成悬臂结构;塌陷废石回填了部分采空区,并在一定程度上限制了围岩的水平变形;地表位移的缓慢变形阶段和加速变形阶段的拐点表示围岩塌陷的开始,可作为预测地表塌陷的指标。     

煤田火区探测技术研究及应用

煤田火灾严重威胁火区周边环境和煤矿安全生产.我国受煤田火区灾害严重影响的煤矿主要集中在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃,煤田火区精准探测技术难度大.阐述了几种主要的煤田火区探测方法的原理,并对测汞法探测煤田火区的机理进行了详细论述,提出了煤田火区探测新方法,应用于煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点.     

准南煤田水西沟火区地表温度及植被覆盖度时空变化特征

为了解准南煤田水西沟火区地表温度及植被覆盖变化情况及趋势,本文选取1998—2018年夏季Landsat影像数据,运用单窗算法和像元二分模型反演准南煤田水西沟火区地表温度和植被覆盖度情况,结合实际人工阈值法和调研资料提取温度异常区面积和一级植被覆盖区域面积,采用灰色预测GM(1,1)模型对其变化特征进行预测分析.结果表...