风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究

为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0～23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。     

大气压力变化对锁风启封火区气体积聚的影响规律

为研究大气压力变化对锁风启封火区内气体积聚的影响,探索合理的启封时机,降低火区启封工作中的危险性。在大气压力对火区内气体运移作用机理的基础上,运用Fluent软件对锁风启封前、启封后的封闭火区内的气体状态进行计算,对各个启封时期封闭区内的气体状态进行理论分析。研究结果表明:大气压力变化平缓时启封火区危险性较小;锁风启封火区过程中,由于外界新鲜空气不断漏入封闭区内,当密闭距离越接近着火带时,着火带附近的氧浓度越高;瓦斯主要积聚在着火带下风侧,随着漏入火区氧量的增大其瓦斯浓度也相应地降低。在实际启封工作中,应根据矿区实际情况合理选择启封时机,时刻监视火区内气体状态,提高煤矿火区启封的安全性。     

采空区煤自燃的多场耦合作用研究

为研究采空区煤自燃致灾过程,以煤自燃多场耦合机理为理论基础,综合论述流-热耦合、热-化耦合及流-化耦合的研究现状,通过采空区耦合模型引出渗流场、化学场及温度场的控制方程,并对其耦合过程进行分析。结果表明:煤自燃是由煤氧复合反应、渗流过程及热风压作用共同耦合而成。因此,煤自燃是采空区渗流场、化学场和温度场共同耦合作用的结果。     

大气低压下煤矿火区气体分布规律模拟

为了研究在大气低压下煤矿火区内气体分布规律,确定火区爆炸危险区域,结合渗流理论建立煤矿火区三维物理模型;对煤矿火区气压、湍流强度进行计算,利用Fluent软件对大气低压下煤矿火区气体分布规律进行数值模拟。结果表明:火区高1 m、长5 m区域氧气与瓦斯浓度交界处可能有爆炸的危险,高1.5 m、长15 m范围内氧气与瓦斯达到混合的状态,存在爆炸危险性。