采空区自燃火区温度场演化规律研究

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1、釆空区自燃火区温度场演化规律分析研究岳小栋，王巨丰，袁学强，郝永亮（屮国矿业人学应用技术学院；江苏徐州221008）摘要：鉴于采空区遗煤口燃环境的封闭、隐藏及动态等特殊性，根据传热学、燃烧学、多孔介质学等基础理论，运用FLAC软件自身携带的热力耦合功能，对石吃节煤矿3#煤层采空区A、B火区温度场进行了理论计算和数值模拟，得出了遗煤厚度是H燃的物质基础，采空区漏风最是白燃的决定因素，燃烧时间是温度场的关键因了，温度场则是白燃的宏观表现,模拟方案中改变遗煤厚度、漏风量等影响因素的参数，得出了火区温度场的时空演变趋势，为下层煤开采设计提供理论参考。关键

2、词：煤层自燃，热力耦合，数值模拟，动态温度场sdutyontemperatureevolutionofspontaneouscombustionareaingoafAbstract:Inviewofspecialenvironmentofspontaneouscombustionofcoalingoafsuchasclosed>hiddenanddynamic,TheoreticalcalculationofAandBtemperatureevolutionofspontaneouscombustionareaingoafaccordingtoh

3、eattransfercombustiontheory>porousmediumtheoryandsoon,theAandBtemperaturefieldalsonumericalsimulationusingFLACthermalcouplingfunction.Wedrawtheconclusionthatthicknessofresidualcoalismaterialbaseofsontaneouscombustionandgoafairleakingisitsdeterminants,burningtimeisthekeyfactor

4、ofthetemperaturefieldandthethetemperaturefieldisthemacroreactionofsontaneouscombustion.Thetemperatureevolutionofspontaneouscombustionareaingoafwasobtainedfromdifferentparameterssuchasthicknessofresidualcoalandgoafairleakinginschemes,Anditwillprovidesomereferencesforminingdesi

5、gnoflowerlayerseam.Keywords:spontaneouscombustionofcoalseam;coupledthermo-mechanical;numericalsimulation;dynamictemperaturefield0绪论由于地下煤层自燃移动轨迹极为复杂、热辐射呈动态变化、燃烧环境较为隐蔽性等因素使得实测数据难以用常规的手法直接获得，卫星、航空乃至地面遥感手段在对其热场的探测研究应用方面取得了很多成果，但基于煤层口燃可视化的问题进展不大，尤英对于利用计算机模拟煤层自燃动态演化过程研究较少。文屮揭示了煤层自燃

6、的发生、发展过程屮遗煤量、漏风聚等因素对其的影响规律。从而为判定实际条件下的煤H然发火期、发火区域及温度场动态演化过程研究和控制提供理论依据。1工程地质条件石屹节煤矿3#煤层火区是1987年小煤窖火灾通过其越界开采造成，主要冇A、B、2采空区遗煤自燃温度场的理论计算热量传递方式主要有热辐射•、对流换热及热传导三种，热辐射是高温热源向周围发出辐射能的过程，热辐射不仅冇能虽的转移，且包含着能最形式的转化；对流换热主要针对•流体而言，山于冷热不均相互掺杂而引起热交换的过程。血对于埋藏较深的地F密闭环境屮的煤层自燃，可以简化地认为其热量传递主要方式为热传

7、导。由于非恒定热源，温度场随吋间不断变化，则町以认为其热量传递服从非稳态温度场的导热微分方程。可表示为：竺二止（卑*咚+纠dtpcpcx~dy~k式小：T为物体的瞬态温度；t为过程进行时间；k为岩体的导热系数；兀、y为直角坐标；C”为岩体材料的定压比热；。为材料的密度；乞为火区口燃内热源强度。松散釆空区遗煤口燃释放热量与煤体的放热强度，松散遗煤厚度以及煤氧作川时间关系密切。研究⑴表明煤体的放热量是时间及氧浓度的函数，即：Q=c{tdv其中：Q为单位时间内煤体的发热量;⑺为温度为f时的单位体积煤体的放热强度，是时间的函数；U为煤体体积。煤体在不同

8、温度时，煤氧复合作用表现为不同的物理化学作用，所以过程及其复杂，相关研究成果多借助于煤炭自燃过程中气样参数及特征温度等关系实验室研究或现