乌达煤田煤炭自燃火灾研究与治理

摘要

煤田火灾是在一个相对开放的空间当中、凭借着空气—烟气的温度差，从而产生密度差，以火风压为供氧动力的大面积的煤炭燃烧。一直以来，世界各国都比较重视煤田火灾，并且深入研究煤火燃烧对环境的影响(尤其大气环境影响)，燃烧的热动力特性成为专家和学者们研究的热点。本文综合应用了理论分析、现场观测以及计算机模拟，以乌达煤田 VIII 号火区的实际数据为基础，经过理论分析和数值计算，系统论述了煤炭自燃所需的氧气在煤田火区燃烧覆岩破坏及地表塌陷后的裂隙中的流动规律。我们经过对乌达煤田 VIII 号火区长久以来燃烧形成的地质情况资料分析以及通风系统特点的研究，简化并构造出相应的物理模型，并用 Gambit软件进行网格划分，建立温度场以及氧气输运的数学模型，利用 fluent 软件对温度场、氧浓度场以及漏风流场进行模拟，得出随着火区温度的升高，火区最低氧浓度逐渐下降，煤温越高的煤层氧浓度降低速率越大。明确了氧气的流动运移规律，确定供氧通道，最后我们采用向火区注液态 2CO 的方法对乌达煤田 VIII号火区进行煤火治理，同时为今后煤田煤炭自燃的治理提供科学依据并对火区的控制和熄灭过程监测提供理论基础。

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1 绪论

1.1 中国煤田自然火灾概况

1.2 煤田自燃所产生的危害

1.3 研究目的和意义

1.4 研究内容和技术路线

2 国内外研究现状及对乌达煤田的本底调查

2.1 国内外研究现状

2.2 煤田煤炭自燃基本概念和理论

2.3 乌达煤田以往研究程度及灭火模式

2.4 乌达煤田煤层和火区中的裂隙

3 Fluent软件简介、乌达煤田火区数学模型及边界条件

3.1 Fluent软件简介

3.2 乌达煤田火区数学模型及边界条件

4 乌达煤田煤炭自燃的 Fluent软件模拟及结果对比研究

4.1 对乌达煤田煤炭自燃形成的火区模型进行网格划分

4.2 进行Fluent软件数值模拟时各个参数的录入

4.3 经过Fluent软件进行数值模拟后的结果及分析

5 乌达煤田火灾的防治技术

5.1 液态CO2防灭火基本理论

5.2 工艺系统的操作原则及参数确定

5.3 对煤田火区灭火情况的监测

6 结论与展望

参考文献

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