采空区自燃“三带”的实测分析及数值模拟

发布时间：2017-07-08 11:20

  本文关键词：采空区自燃“三带”的实测分析及数值模拟

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【摘要】：采空区遗煤自燃是煤矿重大灾害之一,制定合理的遗煤自燃防治措施对煤炭自然发火的防治尤为重要,而遗煤自燃防治的前提是确定出采空区自燃“三带”范围。本文在对煤炭自燃机理、“三带”划分理论和数值模拟国内外现状研究的基础上,以煤炭自燃理论为指导,结合实验室实验、现场试验及数值模拟方法,对2341(3)综采工作面采空区遗煤氧化规律展开了研究,确定了采空区自燃“三带”范围。 针对粒径大于60目、60～80目和80～100目三种不同粒径的煤样,进行了煤的低温氧化实验,分析了气体产物特征及其变化规律,研究了粒径对煤耗氧速率的影响,得出耗氧速率随着粒径减小而增加,但增加幅度逐渐变小。 在综采工作面进回风巷预埋测试系统,研究分析了回采期间及收作期间采空区温度及氧浓度分布情况。根据所测数据,结合氧浓度划分指标,得出回采期间采空区自燃“三带”范围。 利用FLUENT数值模拟软件,模拟得出注氮条件下和未注氮条件下采空区氧浓度场,对比了注氮条件下试验数据与模拟数据,证实了模型的合理性。并在采空区定义了Y=25m, Y=50m,Y=100m,Y=150m四条观测线,模拟研究了不同渗透率条件下的氧浓度场,得出不同渗透率条件下,采空区进风侧“三带”范围差别较大,回风侧“三带”范围差别较小。
【关键词】：氧浓度 自燃“三带” 分布式光纤 数值模拟 渗透率
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• Contents10-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 引言13-14
• 1.2 问题的提出及其意义14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.3.1 煤炭自燃机理14-15
• 1.3.2 采空区自燃“三带”划分理论15-16
• 1.3.3 煤炭自燃数值模拟16-17
• 1.4 主要研究内容17
• 1.5 研究方法及技术路线17-19
• 2 煤炭自燃理论分析19-25
• 2.1 煤的氧化自燃19-20
• 2.1.1 煤的氧化过程19
• 2.1.2 煤的自燃条件19
• 2.1.3 煤的自燃过程19-20
• 2.2 煤炭自燃影响因素20-22
• 2.2.1 影响煤炭自燃的内因20-21
• 2.2.2 影响煤炭自燃的外因21-22
• 2.3 采空区煤炭自燃特点及规律22-23
• 2.3.1 采空区煤炭自燃的特点22-23
• 2.3.2 采空区煤炭自燃的规律23
• 2.4 本章小结23-25
• 3 煤低温氧化特征及气体产物变化规律25-35
• 3.1 煤的低温氧化实验25-31
• 3.1.1 实验装置25-26
• 3.1.2 实验过程26
• 3.1.3 实验结果26-30
• 3.1.4 结果分析30-31
• 3.2 粒径对耗氧速率的影响31-33
• 3.3 本章小结33-35
• 4 采空区遗煤氧化相关参数的测定35-63
• 4.1 工作面概况35
• 4.2 采空区遗煤氧化测试系统35-43
• 4.2.1 测试系统的选择35-36
• 4.2.2 测试系统的原理36-37
• 4.2.3 测温系统的标定37-38
• 4.2.4 光纤测温系统的特点及参数指标38-40
• 4.2.5 光纤测试系统的构成及功能模块40-41
• 4.2.6 测试系统的布置与防护41-43
• 4.3 采空区动态温度测定结果及分析43-48
• 4.3.1 热电偶测温结果及分析43-44
• 4.3.2 光纤测温结果及分析44-48
• 4.3.3 测温结果的对比48
• 4.4 采空区动态自燃“三带”测定结果及分析48-54
• 4.4.1 采空区自燃“三带”概述48-49
• 4.4.2 采空区自燃“三带”划分49
• 4.4.3 采空区自燃“三带”测定结果及分析49-54
• 4.5 采空区静态测定结果及分析54-62
• 4.5.1 采空区静态温度测定结果及分析54-56
• 4.5.2 采空区静态“三带”测定结果及分析56-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 采空区自燃“三带”数值模拟63-79
• 5.1 FLUENT软件简介63-64
• 5.2 采空区自燃“三带”的数值模拟64-75
• 5.2.1 物理模型的建立及网格化64-65
• 5.2.2 采空区数学模型的建立65-72
• 5.2.3 模拟边界条件72-73
• 5.2.4 模拟结果及分析73-75
• 5.2.5 注氮对采空区自燃“三带”的影响75
• 5.3 渗透率对自燃“三带”的影响75-78
• 5.4 本章小结78-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 主要结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 作者简介及读研期间主要科研成果87

【参考文献】

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本文编号：534364