主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

動態尺度下采空區煤自燃模擬方法建立

2019-06-19

  華北科技學院褚延湘團隊與河南理工大學余明高合作,針對采空區煤自燃預測,提出了一種改進的非穩態模擬方法,該方法充分考慮了工作面推進對采空區幾何尺寸的動態改變及對采空區滲流參數、氧氣濃度和溫度場的動態影響。現場實測數據證實了該模擬方法的準確性。


  采空區煤炭自燃嚴重威脅著煤礦安全生產和井下作業人員的生命安全。在工作面推進過程中,通過對采空區遺煤氧化升溫情況的預測預報,可確定采空區煤自燃的危險性和高溫熱源的位置。然而,采空區的真實環境較為復雜,火源及高溫點具有一定的隱蔽性,通過數值模擬可以分析采空區的煤自燃動態過程,但目前大多數研究均假設采空區為實體靜態不變的,這顯然與實際生產情況不相符,因為隨著工作面的推進,采空區實體的幾何尺寸在實時發生變化。


  這種改進的非穩態模擬方法,在固定坐標系下,通過對采空區物理模型進行動態構建和物理場分布后移及調用,以達到求解動態采空區煤自燃演變過程的目的。研究簡化了動態模型解算的繁瑣性,模擬結果更貼近采空區煤自燃的實際物理過程。


  通過COMSOL與MATLAB聯用編程與插值處理,實現了采空區場分布后移與模型解算步長的適應性及煤自燃演變求解過程的連續性。


  研究人員選取義馬礦區耿村煤礦13210工作面進行模擬實測,發現采空區自燃危險區域隨推進距離的增加呈現階段化分布特征;當工作面推進90~120m 后,采空區滲透參數、氧氣濃度的分布在滯后工作面一定范圍內相對穩定,但溫度場具有明顯的拖尾降溫現象。


  這項研究得到了國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費的資金支持。研究成果以《工作面推進下采空區煤自燃進程的動態模擬研究》為題發表于《中國礦業大學學報》2019年第3期。


動態采空區的煤自燃演變過程


動態采空區的煤自燃演變模擬方法


現場實測與模擬比對


  責任編輯:宮在芹
今日專家

男,1978年5月生,副研究員,碩士,現任煤炭科學技術研究院有限公司裝備...

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