炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

摘要

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题,基于漏风渗流方程、气体渗流-扩散-氧消耗方程,建立了采空区自然发火非稳定数值模型,采空区按非均质考虑,耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑,用有限元数值方法联立求解模型.结合羊草沟矿实例,通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果,拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数,用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因;描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状,指出冒落压实的不均衡的非均质采空区,自燃点在偏入风一侧.用三带划分理论讨论了工作面参数(风量、推进度、控顶距)同自燃的量化关系,提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法.