综采工作面采空区注氮防灭火技术模拟研究

发布时间：2021-06-17 03:49

　　为使综采工作面采空区注氮技术在曙光煤矿取得良好的防灭火效果,以1226工作面为背景,根据采空区自燃"三带"的分布规律确定注氮孔的合理位置,利用FLUENT软件模拟采空区氧浓度分布规律,分析不同注氮量对于采空区自燃"三带"的影响,确定1226工作面最佳注氮量为20 m³/min。研究成果对于指导采空区自然发火的防治具有重要意义。 

【文章来源】：煤. 2020,29(08)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

三维数值模型示意

进行注氮量模拟分析时需首先确定注氮孔的位置。注氮孔的位置对于防灭火的效果非常关键,主要需要确定注氮孔与工作面的垂直距离,注氮孔距离工作面过近时,将导致大量氮气扩散至工作面,随着工作面风流排出,无法起到稀释采空区氧气浓度的作用,造成资源大量浪费;注氮孔深入采空区过深时,氮气大多注入窒息带,同样造成资源浪费。根据1226工作面现场实测数据得到采空区三带范围为:回风巷侧散热带:0～25 m,氧化带:25～45 m,窒息带:45 m以上;进风巷侧散热带0～55 m,氧化带:55～90 m,窒息带:90 m以上,结合采空区注氮防灭火的原理,设计注氮孔位于进风巷一侧,深入采空区70 m,与进风巷水平距离为20 m,注氮孔距底板2 m,模型网格划分如图2所示。注氮量是最重要的注氮参数,直接决定着注氮效果。注氮量太小因达不到惰化采空区气体的目的而起不到防火的作用,注氮量太大造成经济上的浪费。注氮量主要取决于被注地点的氧化空间大小、裂隙情况、漏风量大小以及气体组分等[3-4]。按采空区氧化带氧含量计算,实质是将采空区氧化带内的原始氧含量降到防火惰化指标以下,计算公式为[3]:

通过式(3)计算可得,QN=1 056 m3/h=17.6 m3/min,为进一步确定1226工作面采空区最佳注氮量,结合理论计算结果,对注氮量分别为10 m3/min、15 m3/min、20 m3/min、25 m3/min条件下的注氮效果进行模拟分析,注氮口坐标为(X,Y,Z)=(70,20,2),得到不同注氮量条件下采空区氧气浓度分布,如图3所示。根据图3所示的模拟结果,参考相关的研究成果[4-5],将采空区氧气浓度低于5%的区域划分为窒息带,氧气浓度为5%～18%的区域为氧化带,氧气浓度18%以上为散热带,依据“三带”划分情况,分别统计采空区靠近进风侧、中部、靠近回风侧散热带和氧化带的宽度,整理得到三带宽度随着注氮量的变化规律如图4所示。


本文编号：3234404