高地温矿井采空区煤自燃O2浓度场分布研究

摘要

针对采用理论分析及实验研究的方法研究高地温对采空区煤自燃的影响难以全面反映采空区煤自燃O2浓度场分布情况的问题,采用Fluent数值模拟软件对高地温矿井采空区及进风侧、回风侧和采空区中段O2浓度场分布规律进行了研究.结果 表明:①在通风量相同情况下,温度从24.8°C升高到40°C时,O2随着风流向整个采空区渗入,O2浓度随采空区深度增加而减小;在温度相同情况下,当风量从1800 m3/min增大到2700 m3/min时,采空区漏风范围大幅度提升,采空区O2浓度场变化明显,O2几乎充满整个采空区,并且高浓度O2存在范围增大,此时由于热量积聚导致采空区温度升高,采空区内部遗煤温度也持续增加,煤氧复合作用加快,遗煤自燃的可能性增大.②随着采空区距工作面距离增大,O2浓度减小,进风侧O2浓度大于回风侧O2浓度,表明进风侧煤自燃危险性大于回风侧.③随着采空区深度增加,进风侧与采空区中段O2体积分数持续减小,曲线斜率呈先增大后减小趋势;回风侧O2体积分数随采空区深度增加呈减小趋势;大量高浓度O2存在于采空区150 m之前,整个采空区进风侧与采空区中段煤自燃危险性均大于回风侧.④当温度为40°C、通风量为2700 m3/min时,氧化带最大宽度为131 m,将该最大宽度视为开采最大理论宽度,进一步计算安全推进速度,可为煤矿开采提供理论依据.