煤层露头火区在自然通风影响下燃烧特性的研究

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1、分类号：TD75密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：煤层露头火区在自然通风影响下燃烧特性的研究英文题目：StudyonTheCombustionCharacteristicsofCoalSeamOutcropinTheInfluenceofNatural学位类别：工程硕士研究生姓名：林俊森学号：2013022405学科(领域)名称：矿业工程指导教师：段军职称：教授协助指导教师：职称：2015年6月5日内蒙古科技大学硕士学位论文摘要煤田火灾一般是由煤层露头火灾最先引起的，煤层火区的产生和发展必须具备良好的通风条件，一般是在自然通风影响下自主发生的煤层燃烧。因此针对煤层露

2、头火区及其诱发煤层顶板冒落产生塌陷区“三带”，进行煤层露头火区在自然通风影响下燃烧特性的研究，对科学分析煤层露头火区燃烧过程，做好煤田火区防治工作，保护煤炭资源及生态环境，具有重大的意义。根据调研露头火区上的一处煤层露头火区为研究对象，通过理论分析、实验研究及数值模拟研究相结合的方法对煤层露头火区在自然通风影响下燃烧特性进行研究。首先，运用补水法对煤层露头火区塌陷区构成的多孔介质区域的孔隙率进行测定实验，确定煤层露头火区塌陷“三带”多孔介质的孔隙率范围在0.35至0.45之间及孔隙率与渗透率关系式。其次，运用自制的煤层露头火区相似模拟实验装置对露头煤层燃烧过程进行实验室实验，得到了煤层燃烧与

3、时间关系、煤层燃烧时温度与灾害后气体中氧含量的关系式及煤层燃烧时热释放速率。再次，对火区的相关理论及调研火区地质资料建立煤层露头火区物理模型及数学模型并对其进行分析，确定煤层露头通风系统动力系统及其相关模型的边界条件。最后，应用Fluent软件对煤层露头火区火进行数值模拟，并对其结果进行分析得到煤层露头火区温度场、漏风流场及风压场的变化情况，进而掌握露头火区煤层燃烧过程一般规律；并根据拟结果验证了气体在煤层露头火区进风通道（冒落带及其充填区构成进风通道）的渗流运动符合多孔介质渗流理论中的达西定律。通过上述理论分析、实验室实验及数值模拟研究分析得到煤层露头火区在自然通风影响下燃烧特性的一些参数

4、及规律，对露头火区防治及其对煤层露头火区的进一步研究具有一定指导意义。关键词：煤层露头火区；孔隙率；煤层燃烧；Fluent；渗流I内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractThecoalfieldfireisgenerallybycoalseamoutcropfirethefirstcause,theemergenceanddevelopmentofcoalseamfiremusthavegoodventilationconditions,thegeneralisundertheinfluenceofnaturalventilationintheautonomousdevelopmentof

5、coalcombustion.Thereforeforcoalseamoutcropandinducingrooftakeproducecoloniescollapseofthethreezones",coalseamoutcropinundertheinfluenceofnaturalventilationcombustioncharacteristicsofresearchandofscientificanalysisofcoalseamoutcropfirecombustionprocess,doagoodjobofcoalfieldfirecontrol,coalresourcesa

6、ndtotheecologicalenvironmentprotection,isofgreatsignificance.Accordingtotheinvestigationofoutcropsoffireofcoalseamoutcropastheresearchobject,throughtheoreticalanalysis,experimentalresearchandnumericalsimulationofacombinationofmethodsofcoalseamoutcropfireinundertheinfluenceofnaturalventilationcombus

7、tioncharacteristicswerestudied.Firstofall,theuseofreplenishmentlawofcoalseamoutcropfiresubsidenceareaformedbyporousmediaporosityweremeasuredexperimentally,determinationofsubsidenceporousmediaporosityinthera