在工作面的推進(jìn)過程中,通過模擬以及現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方式對采空區(qū)遺煤氧化升溫情況進(jìn)行預(yù)測預(yù)報,以確定采空區(qū)遺煤自燃的危險性和高溫?zé)嵩吹奈恢?可為采空區(qū)煤自燃的治理提供及時有效的預(yù)防手段。本文基于采空區(qū)煤自燃多場耦合理論,對工作面推進(jìn)下動態(tài)采空區(qū)煤自燃氧化升溫開展了模擬研究,為現(xiàn)場煤自燃防治工作提供依據(jù)。為描述采空區(qū)煤自燃過程中各物理場隨工作面推進(jìn)的動態(tài)變化,實(shí)現(xiàn)推進(jìn)過程中采空區(qū)幾何邊界移動步距與物理場分布變化的相適應(yīng)性,本文提出了一種“定坐標(biāo)系,變物理場”的非穩(wěn)態(tài)模擬方法,分析工作面推進(jìn)對采空區(qū)遺煤所處滲流和氧化環(huán)境的動態(tài)作用。基于所建立的模擬方法,模擬了義馬礦區(qū)13210工作面不同推進(jìn)距離下及推進(jìn)速度下采空區(qū)滲流參數(shù)、氧氣濃度場和溫度場的動態(tài)分布,并結(jié)合現(xiàn)場結(jié)果分析模擬數(shù)據(jù),進(jìn)一步確定了模擬方法的有效性。研究結(jié)果表明:動態(tài)采空區(qū)的煤自燃演變模擬方法較好地體現(xiàn)了工作面推進(jìn)對采空區(qū)幾何尺寸和物理環(huán)境的雙重作用,實(shí)現(xiàn)了動態(tài)采空區(qū)煤自燃過程中幾何尺寸變化與物理場分布的一致性,反映了煤自燃多場分布變化與采空區(qū)尺寸的關(guān)聯(lián)性;由模擬結(jié)果分析可知,采空區(qū)煤自燃的物理場分布受采空區(qū)幾何邊界移動影響呈現(xiàn)階... 

【文章來源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤自燃機(jī)理
        1.2.2 煤自燃過程試驗(yàn)研究
        1.2.3 采空區(qū)煤自燃數(shù)值模擬研究
        1.2.4 存在問題及探討
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
2 動態(tài)采空區(qū)煤自燃演變過程分析
    2.1 動態(tài)采空區(qū)煤自燃多場的變化
    2.2 煤自燃多場與采空區(qū)幾何尺寸匹配關(guān)系
        2.2.1 氧化時間與采空區(qū)尺寸的匹配關(guān)系
        2.2.2 氧化范圍與采空區(qū)尺寸的匹配關(guān)系
    2.3 本章小結(jié)
3 動態(tài)采空區(qū)煤自燃模擬方法的提出
    3.1 COMSOL MULTIPHYSICS軟件簡介
        3.1.1 COMSOL Multiphysics軟件體系
        3.1.2 COMSOL在采空區(qū)遺煤自燃研究的應(yīng)用
        3.1.3 COMSOL with Matlab的應(yīng)用
    3.2 動態(tài)采空區(qū)煤自燃模擬方法
        3.2.1 算法流程的推導(dǎo)
        3.2.2 物理場的調(diào)用與連續(xù)求解
    3.3 采空區(qū)煤自燃多場耦合數(shù)值模型
        3.3.1 基本假設(shè)
        3.3.2 煤自燃控制方程
        3.3.3 滲透率演變方程
    3.4 本章小結(jié)
4 動態(tài)采空區(qū)煤自燃模擬方法的實(shí)現(xiàn)
    4.1 耿村礦13210工作面采空區(qū)參數(shù)及模型建立
        4.1.1 13210工作面概況
        4.1.2 模型參數(shù)及邊界條件設(shè)置
    4.2 不同推進(jìn)距離下采空區(qū)滲流屬性分布
    4.3 不同推進(jìn)距離下采空區(qū)氧氣濃度場分布
    4.4 不同推進(jìn)距離下采空區(qū)自燃“三帶”分布
        4.4.1 采空區(qū)自燃“三帶”分布劃分標(biāo)準(zhǔn)
        4.4.2 流速劃分下采空區(qū)自燃氧化帶變化
        4.4.3 氧體積分?jǐn)?shù)劃分下采空區(qū)自燃氧化帶變化
        4.4.4 動態(tài)采空區(qū)自燃氧化帶寬度的變化
    4.5 工作面推進(jìn)下動態(tài)采空區(qū)溫度分布特征
        4.5.1 不同推進(jìn)距離下采空區(qū)自燃溫度場分布
        4.5.2 不同推進(jìn)距離下采空區(qū)煤自燃氧化升溫關(guān)系分析
    4.6 現(xiàn)場驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
5 動態(tài)采空區(qū)不同推進(jìn)速度下氧化升溫規(guī)律模擬
    5.1 動態(tài)采空區(qū)不同推進(jìn)速度下氧氣濃度分布規(guī)律
    5.2 動態(tài)采空區(qū)不同推進(jìn)速度下采空區(qū)溫度分布特征
        5.2.1 不同推進(jìn)速度下最高溫度變化
        5.2.2 不同推進(jìn)速度下高溫區(qū)域變化
    5.3 不同推進(jìn)速度下采空區(qū)耗氧升溫關(guān)系
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3203949