特厚煤层自燃关键参数现场观测及动态数值模拟研究

发布时间：2021-11-25 22:28

　　根据特厚煤层采空区内遗煤的分布规律,优化布置气体监测测点,根据现场观测结果分析O₂分布规律。根据试验工作面物理模型简化得到数值模拟的计算模型,进行了不同工况条件下采空区自然发火动态数值计算,研究了影响煤自然发火至关重要的关键参数,包括煤自燃危险区域内气体随着时间变化的渗流速度分布及O₂浓度分布情况、高温火源点变化趋势,以及防止煤自然发火的工作面最小回采速度等。 

【文章来源】：煤炭工程. 2020,52(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

气体监测测点布置图

图1 气体监测测点布置图由图2可以看出随着测点与工作面距离加大，采空区内O2浓度不断变小。由于进风巷道顶板未垮落，形成了工作面漏风通道，整个观测过程中进风隅角一侧的O2浓度未出现明显的波动。

根据矿井实测参数情况，数值模拟时通过Gambit建立几何模型，设置风流温度为26℃，巷道围岩温度设置为27℃，进风巷道口设置为速度入口(velocity-inlet)，回风巷道口设置为自由出流(outflow)，其他边界设置为壁面(wall)，计算区域如图3所示。数值模拟可以通过任意设置不同工况交叉试验，成本最低，且只要边界条件设置得当，模拟结果可趋近于现场情况。网络划分直接影响计算结果，如何合理、高效的划分网格并进行科学验证，是数值模拟成功的关键一步。采用Cooper网格化算法来自动生成非结构化的六面体网格，由于计算区域大，如果都采用精细划分，则计算时间显然过长，因此对需要精细计算的区域进行网格加密，在工作面区域网格步长设置为0.2m，而对其他区域网格步长设置为1m[6-8]。将上述设置好边界条件并进行网格划分的模型导入至FLUENT模拟器进行计算。设置求解参数及模型，计算过程从进风侧开始，迭代误差与次数的关系如图4所示，由图4可以得到迭代约40次之后，计算所得的速度和O2浓度残差均小于10-4，在以后的迭代过程中，残差基本趋于稳定，在可接受范围内，后续计算结果可信[9-11]。

【参考文献】：
期刊论文
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[9]开采薄煤层采空区瓦斯分布规律数值模拟研究[J]. 赵洪宝,潘卫东,汪昕.  煤炭学报. 2011(S2)
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本文编号：3518905