浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究 论文

西部矿区浅埋厚煤层通常采用抽出式通风方式，地表漏风不仅使风流紊乱，而且其中的O2贯穿采空区，与采空区遗煤共同作用使其氧化，从而发生煤自燃，并且产生的CO等有害气体超标，严重影响矿井的正常开采。目前一般采用现场实测、理论分析及实验研究方法对地面漏风引起的采空区内煤自燃的气体浓度场和温度场等进行研究，然而地表裂隙漏风自然发火实验复杂程度较高，理论分析及实验研究方法难以从三维角度认识地表漏风对采空区内煤自燃的影响规律。针对上述问题，根据我国西北矿区埋深浅、煤层厚等特点，建立三维数值计算模型，采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了浅埋厚煤层条件下导气裂隙采空区“三带”分布情况及不同工况下采空区O2浓度场、CO浓度场、温度场、压力场等的分布规律，并采用ZD5煤矿火灾多参数监测装置进行现场验证。结果表明：采空区内“三带”分布规律和O2浓度场分布受地表漏风影响明显，采空区顶部O2容易聚集，改变了采空区内气体流场分布规律，采空区内高体积分数O2（体积分数为18%~23%）聚集范围为沿采空区走向0~270m、沿采空区竖直方向3~20m，特别是在沿采空区走向0~80m、沿采空区竖直方向3~8m空间O2充