高地温矿井综放采空区自燃危险区域判定技术研究

煤炭在当今世界能源结构中占有十分重要的地位,能源危机的频频发生使得人们越来越注重煤炭资源的可持续节约性开采。随着浅部煤炭资源的减少和枯竭,深部开采已成为必然趋势。随着矿井深度的增加,和浅部开采相比,深部开采有了很大的不同,其中地温和地压的加大,配风量增大,造成向采空区漏风量增加,采空区的渗透系数及其漏风范围也相应发生了变化,三带分布规律随之发生改变。煤层自然发火的危险性增加,使火灾有了上升的趋势。因此,研究高地温深井综放采空区浮煤自燃危险区域的判定技术具有重要的意义。 本文以山东省龙固煤矿1301N工作面为研究对象,采用实验研究、现场观测和数值模拟相结合的办法对高地温矿井综放采空区自燃危险区域进行了研究。首先,利用大型煤自燃发火实验台,对龙固煤矿煤样的自燃特性参数进行了实验测试研究,为高地温矿井综放采空区渗流模型的建立,以及对采空区自燃危险区域划分的现场观测提供了基础数据。其次,对1301N工作面进行现场观测,结合实验测出的煤自燃极限参数,对采空区自燃危险区域进行了判定,并得出了安全推进速度。再次,通过理论分析与现场观测相结合的方法得出工作面采空区空隙率分布、漏风通道分布及渗透率分布的规律,结合工作面实际情况,建立采空区渗流数学及物理模型并对其边界条件进行合理简化。最后,应用FLUENT软件对综放采空区的漏风状况进行了数值模拟研究,得出了采空区气体渗流强度、氧浓度、压力分布等等值线图,将模拟结果与现场观测得出的采空区自燃危险区域分布进行了对比,模拟结果与实测结果基本吻合,证明了模型的有效性及对采空区防灭火工作的指导意义。同时通过数值模拟研究了风量不同时采空区氧浓度、气体渗流速度、压力等的变化,进而研究了采空区自燃危险区域的变化。