發(fā)布時(shí)間：2021-10-23 23:22

　　為高效防治再生頂板煤巖裂隙漏風(fēng)誘發(fā)煤自燃問(wèn)題,應(yīng)用Ansys Fluent軟件模擬再生頂板漏風(fēng)流場(chǎng)。首先,考慮再生頂板孔隙率的非均質(zhì)分布,建立再生頂板漏風(fēng)流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算模型;然后,以廣西州景煤礦5306工作面巷道再生頂板為實(shí)例進(jìn)行數(shù)值建模,計(jì)算得出再生頂板流場(chǎng)分布特征;最后,基于煤自燃三帶劃分準(zhǔn)則,結(jié)合再生頂板結(jié)構(gòu)特征提出適應(yīng)于再生頂板煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域的判定方法。研究結(jié)果表明:再生頂板漏風(fēng)流場(chǎng)受孔隙率影響較大,漏風(fēng)流場(chǎng)在垂直方向上具有高度非均質(zhì)性,再生頂板煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域分布于進(jìn)回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)區(qū)域。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,30(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

再生頂板巖層性質(zhì)及分布

數(shù)值模型的計(jì)算域包括進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、工作面、膠結(jié)帶、壓實(shí)帶、裂隙帶，各部分尺寸與瓦斯涌出量見(jiàn)表1。使用Ansys Fluent軟件求解上述控制方程組，其中黏性阻力系數(shù)、慣性阻力系數(shù)、孔隙率、耗氧速率等參數(shù)通過(guò)用戶自定義函數(shù)編入軟件內(nèi)。由于文中是通過(guò)遺煤燃燒前的氣體分布劃分自燃危險(xiǎn)區(qū)域，為求解穩(wěn)定的流場(chǎng)分布，Arrhenius公式中的溫度設(shè)定為固定的環(huán)境溫度，即忽略煤低溫氧化階段溫度變化對(duì)耗氧速率的影響。Arrhenius公式中的指前因子、活化能、溫度指數(shù)等動(dòng)力學(xué)參數(shù)取值通過(guò)絕熱氧化試驗(yàn)得出，其中，n=1,A=75.9 s-1,E=23.4 k J/mol。數(shù)值模型中進(jìn)風(fēng)巷入口設(shè)置為速度入口邊界，回風(fēng)巷設(shè)置為自由出流邊界，并在工作面最小需風(fēng)量的基礎(chǔ)上設(shè)置不同的入口風(fēng)速速度（1、2、3、4 m/s，風(fēng)流溫度為300 K），以探究風(fēng)速對(duì)自燃危險(xiǎn)區(qū)域的影響。

分析圖3可知：再生頂板內(nèi)的高風(fēng)速區(qū)域主要分布在靠近進(jìn)回風(fēng)巷出入口的小范圍內(nèi)，整體漏風(fēng)流速隨巷道深度的增加而下降。在垂直方向上，膠結(jié)再生帶內(nèi)漏風(fēng)流速最大，裂隙帶內(nèi)最小。這是因?yàn)榭紫堵孰S巷道深度增加而逐漸減小，因此，漏風(fēng)氣流在工作面附近的黏性損失和慣性損失最大，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)流速最低。由于在垂直方向上再生頂板各帶區(qū)存在孔隙率梯度變化，表層高孔隙率的膠結(jié)再生帶內(nèi)氣體流速大于其他帶區(qū)。隨著入口風(fēng)速的增加，再生頂板各帶區(qū)的漏風(fēng)強(qiáng)度均有所增加，但膠結(jié)帶的增幅最大�；仫L(fēng)巷與進(jìn)風(fēng)巷相同深度處的漏風(fēng)流速大小和變化趨勢(shì)大致相同，這是因?yàn)榛炯僭O(shè)中進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷頂板的破碎程度相同，且孔隙率在y方向呈對(duì)稱分布，因此漏風(fēng)氣流在再生頂板內(nèi)部呈對(duì)稱分布。3.2 O2體積分?jǐn)?shù)分布特征

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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