顶煤自燃危险性分析及注氮防火的理论研究

为了在理论上了解煤巷顶煤高冒区自燃升温规律,判断危险区域位置和研究注氮防火效果,在假设煤氧化速率符合Arrhenius规律的基础上,利用FLUENT软件求解了高冒区内漏风风速和氧气浓度的稳态和温度的动态分布,并对注氮后带来的冷却效果进行了推测。计算结果表明:高冒区内自燃升温体现了一个缓慢—加速的过程,贴近巷道的部分温度最低,深部次之,高温区域位于顶煤中部偏进风侧,高温区的升温速率随着巷道风速的增加而变快,当风速低于一定程度后自燃不会发生。在平均粒径保持不变时,顶煤孔隙率越大,升温幅度同样会加快。高温区域注氮可以起到明显的降温效果,短时间内注氮口附近温度显著降低,降温效果逐渐向中部和回风口延伸。