综采面采空区自燃“三带”变化规律研究

摘要

近年来,随着煤炭开采技术的发展,放顶煤综采技术在我国得到广泛的应用,此项开采技术大大地提高了矿井的开采能力,使得采空区的冒落空间增大、遗煤和残煤增多、漏风更加严重,这些都在一定程度上增强了采空区浮煤自燃的危险性。另外,由于复杂的采空区环境,通过现场实测的方法对采空区自燃“三带”的范围进行划分变得更加困难。而计算流体力学(FLUENT)的迅速发展,为此项研究开辟了新的途径。
　　 本文基于非均质渗流连续性方程、多组分气体混溶扩散方程和多孔介质的理论,建立采空区内风流流动的数学模型。通过建立沙曲矿14205工作面的数值模型,并采用CFD软件对其进行数值解算,分别对“U+L”型通风系统下,联络巷在使用初期、中期和后期三种特殊情况进行了模拟研究,并对各个时期的采空区内风流速度和氧气浓度分布情况进行模拟分析。最后从特殊到一般,总结出在联络巷使用的任意时期采空区自燃“三带”的变化规律采空区内风流速度和氧气浓度的分布是影响采空区自燃“三带”范围的两个重要指标,通过对数值模拟的结果进行分析和归纳总结,得知采空区内风流的速度,随着联络巷不断向采空区深部移动,受风速影响的采空区氧化自燃带的范围逐渐增大,并且氧化自燃带的区域向采空区深部偏移;而受采空区深部漏风量的逐渐增大,受氧气浓度分布影响的采空区氧化自燃带的范围有明显缩小。结合漏风风速和氧气浓度这两项指标,对采空区遗煤自燃危险区域进行判定发现,随着联络巷向采空区内部不断深入,采空区内浮煤自燃危险区域的范围有减小的趋势。在对上述结果进行分析总结的基础上,针对沙曲矿14205综采面采空区遗煤自燃的防治措施提出合理建议,从而为该矿采取相关预防和治理措施提供相应的理论指导意义。