基于快速氧化实验的巷道周边煤体自燃数值模拟研究

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1、硕士学位论文基于快速氧化实验的巷道周边煤体自燃数值模拟研究StudyonNumericalSimulationofSpontaneousCombustionCoalaroundaRoadwaybasedontheRapidOxidationExperiment学号:21QQ鱼窒墨鱼大连理工大学DalianUniversityofTechnology基于快速氧化实验的巷道周边煤体自燃数值模拟研究大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容

2、和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目:基王:迭逮氢丝塞验鲍蓥道魍垫堪篮自燧数值搓垫盈壅作者签名:』I.丛一一日,期.一盟年上月』日大连理工大学硕士学位论文摘要煤矿内的巷道作为采矿作业中提升、运输、通风、排水与动力供应等需要而掘进的通道,是矿井下易发生自燃的地点之一,预防与监测巷道起火点的位置与发展情况是矿井安全生产的一项主要内容。随着

3、煤炭工业的发展,巷道周边煤体自燃问题愈发凸显,巷道周边煤体自燃起火点具有较高的隐蔽性,在面对巷道周边煤体自燃灾害时,快速地确定火源位置将大大提高救灾的效率。但由于外源因素的复杂性,相关机理仍有待深入研究。由于巷道周边煤体自燃问题的隐蔽性,特别在冒落区这类视线与人员都难以到达的地方,常规探测手段在预测巷道周边煤体自燃过程时难以奏效。采用数值模拟技术预测巷道周边煤体自燃过程可行之有效的解决上述问题。本文对宁煤集团枣泉煤矿某综放面一段巷道进行研究,采用煤氧复合理论、实验测试和计算机模拟相结合的研究方法,对巷道周边煤体自然发火过程进行分析

4、研究。本文从实验台炉体结构和煤快速氧化实验的结果分析入手,以计算流体力学为辅助手段,对巷道周边松散煤体自然发火过程进行模拟。首先,通过搭建辅助热源加热条件下的煤自然发火实验台,对枣泉矿煤样进行程序升温实验,测得煤样的耗氧速率与氧化放热强度等氧化动力学参数,并推导煤层的自燃极限参数;其次,根据工作面实际情况,建立巷道周边松散煤体自燃过程的三维物理模型并划分网格,根据快速氧化实验得到的自燃极限参数对巷道周边煤层自燃危险区域进行划分,确定巷道冒落区为本文重点研究对象;最后,建立巷道周边煤体自燃过程的数学模型,并确定三维模型的定解条件,使

5、用FLUENT软件对巷道内煤层的自燃过程进行模拟。通过对比数值模拟结果与文献[441数据可知:数值模拟与现场实际情况基本吻合,验证了用于描述巷道周边煤体自燃过程三维数学模型的适用性。并根据自燃倾向性对巷道冒落区进行三区划分,模拟结果对于准确监测巷道冒落区煤层内高温点的分布与发展情况具有指导意义t关键词:自然发火;数值模拟;三维数学模型;巷道周边煤体大连理工大学硕士学位论文StudyonNumericalSimulationofSpontaneousCombustionofCoalaroundaRoadwaybasedontheRa

6、pidOxidationExperimentAbstractAcoalmineroadway.astheexcavatetunnelwhichmeetstheneedofelevation,transportation,ventilation,drainageandpowersupplyduringminingoperations,isoneofthelocationswhichiSpronetospontaneouscombustionunderminesites.Sopreventionandmonitoringthedeve

7、lopmentconditionoffireoriginspotisavitaltask.Withthedevelopmentofcoalindustry,theissueofcoalspontaneouscombustionintunnelshasbecomemoreconspicuous.Originspotoftunnelfirehashighlevelofconcealment.Toquicklydeterminethefireoriginspotwillgreatlyraisetheefficiencyofdisaste

8、rreliefwhenfacingcoalspontaneouscombustionintunnels.However,duetOthecomplexityoftheexogenousfactors,relatedmechanismremainst

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