井下煤矸石充填体自燃多场耦合机理研究

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变量注释表

1 绪论

1.1.1 煤炭开采活动对市政环境的威胁

1.1.2 充填处置煤矸石存在自燃问题

1.2 研究的目的和意义

1.3.1 煤矸石充填开采技术研究现状

1.3.2 煤矸石自燃问题研究现状

1.3.3 多孔介质材料多场耦合研究现状

1.4 目前存在的问题

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究方法和技术路线

2 煤矸石充填体自燃理论及自燃倾向性研究

2.1 煤矸石充填体燃烧的化学性质及物理特性

2.1.1 煤矸石充填体燃烧的化学性质

2.1.2 煤矸石充填体燃烧的物理特性

2.2 煤矸石充填体自燃过程

2.3 煤矸石充填体自燃条件

2.3.2 内因判断条件

2.3.3 外部影响因素

2.4 煤矸石充填体自燃倾向性试验研究

2.4.1 煤矸石样品的采样

2.4.2 自燃倾向性全硫含量分析

2.4.3 自燃倾向性热值分析

2.5 本章小结

3 井下煤矸石充填体自燃热量传输机制和多场耦合机理

3.1 煤矸石充填体自燃热量传输机理

3.2.1 多物理场理论

3.2.2 煤矸石充填体多场耦合机理

3.3 本章小结

4 井下煤矸石充填体自燃多场耦合数学模型

4.1 煤矸石充填试验区矿井概况和充填系统设计

4.1.1 充填试验区矿井基本概况

4.1.2 巷道充填系统设计

4.2 煤矸石充填体自燃多场耦合数学模型

4.2.1 充填体传热传质现象的物理概念及基本假定

4.2.2 煤矸石充填体渗流结构参数

4.2.3 煤矸石充填体自燃空气流场数学模型

4.2.4 煤矸石充填体自燃氧气浓度场数学模型

4.2.5 煤矸石充填体自燃固体温度场数学模型

4.2.6 煤矸石充填体自燃气体温度场数学模型

4.2.7 煤矸石充填体自燃多场耦合交叉控制方程

4.2.8 煤矸石充填体自燃多场耦合数学模型

4.2.9 从数学模型的角度分析多场耦合机理

4.3 本章小结

5 井下煤矸石充填体自燃多场耦合数值模拟

5.1 COMSOL Multiphysics数值模拟的基本原理

5.2 井下煤矸石充填体自燃多场耦合有限元分析

5.2.1 非线性瞬态有限元分析接口的选择

5.2.2 几何模型的建立及网格划分

5.2.3 数值模拟物理参数的设定

5.2.4 非线性瞬态多物理场耦合求解配置

5.3 多场耦合数值模拟结果及分析

5.3.1 空气流场模拟结果及分析

5.3.2 氧气浓度场模拟结果及分析

5.3.3 固体温度场模拟结果及分析

5.3.4 气体温度场模拟结果及分析

5.4 基于多场耦合的自燃危险区域划分

5.5 本章小结

6 井下煤矸石充填体自燃多场耦合影响因素分析

6.1 巷道宽度对充填体自燃危险区域范围的影响分析

6.1.1 计算方案

6.1.2 计算结果分析

6.2 充填作业速度对煤矸石充填体自燃的影响分析

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

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