综放采空区自然发火规律动态数值模拟

张辛亥^1,2，邓军^1,2，文虎^1,2，程文东¹，邢震^1,2

1. 西安科技大学能源学院2. 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室

摘 要：数值模拟是研究煤层自燃规律,实现自燃预测预报的重要方法.建立了含自然对流、强制对流及扩散的传质、传热与煤氧化相耦合的采空区自燃数学模型;通过现场监测确定了陈家沟煤矿下分层综放开采时,采空区自燃数值模拟相关区域的范围及其边界条件;实验测定了陈家沟矿煤样在不同温度时的耗氧速度和氧化放热强度,并按照Arrhenius定律拟合出其函数关系式;在此基础上实现了采空区自燃的动态数值模拟.开展了系列数值模拟实验,得到了不同工作面推进速度时采空区空气渗流速度场、浓度场及温度场随时间的变化规律.研究得到不发生煤层自燃的工作面最小推进度为3m/d,当工作面推进度长期小于3 m/d时,采空区进风侧首先出现煤层自燃.

关键词：综放采空区;自然发火;动态数值模拟;耦合;