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。     

汝箕沟煤田火区裂隙介质分形渗流探析

煤田火区是复杂裂隙介质,更是热、流、固耦合的复杂动力系统,目前煤田火区裂隙介质渗流尚未有完整的理论。利用扫描电镜成像观察汝箕沟煤田火区裂隙介质微观结构,分析了作为流动通道的裂隙特征。用分形渗流的思想来研究这一复杂动力系统。论证了汝箕沟煤田火区裂隙介质具有分形特性,用量规法计算了裂缝的迂曲分维,并建立了火区煤样单一裂隙的分形渗流模型。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

颗粒堆积型多孔介质非线性渗流的试验研究

采用SLB-1型应力应变式三轴剪切渗透试验仪对颗粒型多孔介质试样进行了恒围压与恒轴压不同孔隙压力条件下的渗流试验,考虑到颗粒型多孔介质渗透系数依赖于孔隙改变的特点,提出渗透系数的非线性数学模型。研究结果表明,渗流过程分为非稳定与稳定渗流两个阶段;渗透系数随着轴压和围压的减小由非线性逐渐趋于线性;一维稳定渗流问题的理论推导表明试样内部孔隙压力梯度具有非均匀性。结合试验数据,采用最小二乘法确定了渗透系数理论模型的待定参数,利用非线性数学模型与Darcy定律计算得到的渗透系数之比约为2.5倍。     

煤田火区灾害气体致灾机理

深入了解煤田火区火灾气体侵入井下工作面的作用机制对于保证井下工作面安全回采有重要意义。以乌海矿区一受上覆火区影响的典型工作面为研究对象,考虑地形地貌、地表风向风速、昼夜温差、大气压力变化、地层裂隙及火风压对井下通风系统的影响,采用CFD方法研究了煤田火区与工作面之间的气体流动规律,得到了如下结论:过大的通风静压不利于煤自燃防治工作;可将CO2气体作为上覆火区气体侵入井下工作面的预警指标;煤田火区与工作面之间的压能差是煤田火区与工作面间气体流动的根本原因。     

露头火区煤火蔓延规律相似模拟实验研究

利用流体运动相似模拟准则确定煤田露头火区的模型参数,制作露头火区相似模拟实验装置。利用实验装置进行露头火区煤火燃烧过程模拟,得出在煤田露头火区中燃烧距离越大,煤火蔓延速度越小,并且拟合得到了煤火燃烧距离和蔓延速度间的关系方程。通过改变实验中的进口风速,得到进口风速越大,煤火蔓延速度越大,燃烧距离越长。     

宁夏汝箕沟煤田火区灭火工程治理及监测

介绍了宁夏汝箕沟煤田火区地理位置和特点、发火原因及危害、火区治理总的方法(剥挖、覆盖、灌浆),同时针对每个火区的特点,介绍了制定对应的治理措施以及治理的效果.     

煤田火区气态污染物扩散影响区域模拟研究

为了研究煤火释放出的SO_2、CO的影响区域,选取乌达煤田火区为研究对象,利用高斯烟羽模型对煤自燃释放气体的影响范围和浓度分布进行模拟计算。结果表明:有害气体主要沿着下风向扩散,并且风速越大,同一地点有害气体的浓度越低,风速对气体有一定的稀释作用。同时根据不同位置气体的浓度和《环境空气质量标准》得到达到国家不同标准时最多燃烧点个数。在治理火灾时,应严格控制燃烧点的个数,使空气质量在合理的范围内。     

阿艾矿区瓦斯地质规律研究

在收集整理阿艾矿区瓦斯地质资料和生产资料的基础上,运用瓦斯赋存构造逐级控制理论,分析矿区地质构造演化及分布特征,研究地质构造、顶底板岩性、煤层埋深、煤层厚度和构造煤等地质因素对瓦斯赋存的影响。结合地勘期间和生产过程中测定的煤层瓦斯参数,得出了阿艾矿区的瓦斯地质规律。研究表明,构造煤和煤层埋藏深度是影响煤层瓦斯赋存的主控因素。     

玉舍矿区煤层瓦斯赋存规律研究

煤层瓦斯赋存规律研究和突出区域预测指标的准确选取是确保煤矿安全生产的关键。在分析玉舍煤矿瓦斯地质资料的基础上,结合煤层相关参数的测定,探讨了地质构造、岩浆侵入、煤层围岩、煤层埋深等地质因素对煤层瓦斯赋存、分布规律的影响。分析了各因素与瓦斯赋存的关系,得出结论:地质构造、煤层围岩、煤层埋深是影响瓦斯赋存的主控因素。