世界上所有產(chǎn)煤國都存在不同程度的地下煤層燃燒現(xiàn)象,嚴重威脅當?shù)鼐用竦纳钜约懊旱V的安全生產(chǎn),研究煤火燃燒中心遷移過程的溫度場分布特性,有助于加深對煤田火區(qū)演化機理的理解和研究。本文采用實驗測試和數(shù)值模擬的方法,通過對煤巖體的物理力學特性研究,運用相似準則,確定適用于煤田火災動態(tài)演化的相似材料及其配比,采用激光導熱儀LFA457研究煤巖體的傳熱特性,隨后搭建煤田火災相似模擬試驗臺和數(shù)值模擬分析其溫度場,得到以下結(jié)論:制作煤巖相似材料試件和薄片,研究其單軸抗壓強度、彈性模量和導熱系數(shù)的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)通過改變砂膠比可以較大范圍調(diào)節(jié)抗壓強度和導熱系數(shù),通過改變膠結(jié)物比例可以小范圍調(diào)節(jié)抗壓強度和導熱系數(shù),并采用相似準則,確定適用于煤田火災動態(tài)演化相似模擬實驗的配比。在30～210℃之間,隨著溫度的逐漸升高,煤樣的熱擴散系數(shù)逐漸減小,比熱容逐漸增大,導熱系數(shù)逐漸增大,當溫度超過210 ℃后,煤樣的熱擴散系數(shù)逐漸增大,比熱容的增大趨勢逐漸減緩,導熱系數(shù)快速增大。此外,隨著溫度的逐漸升高,各巖層的熱擴散系數(shù)先下降后趨于平穩(wěn),比熱容整體升高并趨于平穩(wěn),導熱系數(shù)先減小后緩慢增大,在相同溫度下,砂質(zhì)泥巖的熱擴散系數(shù)最大,粉砂巖的比熱容最大,砂質(zhì)泥巖的導熱系數(shù)最大。通過監(jiān)測物理相似模擬模型中各測點的溫度,得出了高溫火源點移動演化規(guī)律。自然發(fā)展階段,煤層1號、2號、3號、4號和5號測點分別在48 h、108 h、168 h、204h和300 h達到的最高溫度分別為472.9 ℃、419.6 ℃、386.7 ℃、357.8℃和141.3 ℃,上覆巖層1中33號、34號和35號達到最高溫度139.1 ℃、128.5 ℃和125.7℃所需時間分別為84 h、168 h和216 h,上覆巖層2中61號、62號和63號達到最高溫度81.6 ℃、71.9 ℃和69.3 ℃所需時間分別為96 h、168 h和216 h,煤火高溫點沿著同水平的煤層縱深移動,且煤火高溫點溫度逐漸降低。上覆巖層與其對應的煤層溫度相比,其達到的最高溫度較低以及達到最高溫度所需時間較長,表現(xiàn)出滯后性。以相似模擬試驗臺為模型,建立數(shù)學模型,數(shù)值模擬研究了實驗臺溫度場變化過程,并對各階段溫度場的演化過程進行了分析,結(jié)果表明:高溫火源點最開始向進風側(cè)移動,當進風側(cè)煤燃盡后逐漸向煤層深部移動,隨著時間的推移最終進入降溫熄滅階段。煤層的高溫區(qū)溫度場呈橢圓形形狀,煤燃燒消耗大量氧氣導致煤層整體氧氣濃度降低,隨著高溫火源點向煤層深部移動,燒空區(qū)氧氣濃度升高,而燃燒區(qū)右側(cè)的氧氣濃度進一步降低。
【學位單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TD752.2
【部分圖文】：

放大量有毒有害氣體，包括：CO 4.9012×105t 等[10]，如圖 1.2 所示。在世界，澳大利亞漢捷維利山的煤田火災已經(jīng)700 萬噸煤炭資源浪費[11]。因此，煤田，并且其治理已經(jīng)成為亟待解決的重大

圖 2.1 雙開磨具圖 圖 2.2 相似材料試件2 單軸壓縮試驗取出養(yǎng)護好的相似材料試件，利用 DYD-100 電子萬能試驗機以位移控制的方試件進行單軸壓縮實驗，如圖 2.3 所示。圖 2.3 DYD-100 電子萬能試驗機實驗后整理所得的實驗數(shù)據(jù)，取其中部分數(shù)據(jù)進行分析，得到了不同膠砂比、

圖 2.1 雙開磨具圖 圖 2.2 相似材料試件2 單軸壓縮試驗取出養(yǎng)護好的相似材料試件，利用 DYD-100 電子萬能試驗機以位移控制的方試件進行單軸壓縮實驗，如圖 2.3 所示。圖 2.3 DYD-100 電子萬能試驗機實驗后整理所得的實驗數(shù)據(jù)，取其中部分數(shù)據(jù)進行分析，得到了不同膠砂比、
【參考文獻】

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本文編號：2842221