根據(jù)特厚煤層采空區(qū)內(nèi)遺煤的分布規(guī)律,優(yōu)化布置氣體監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果分析O₂分布規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)工作面物理模型簡化得到數(shù)值模擬的計(jì)算模型,進(jìn)行了不同工況條件下采空區(qū)自然發(fā)火動(dòng)態(tài)數(shù)值計(jì)算,研究了影響煤自然發(fā)火至關(guān)重要的關(guān)鍵參數(shù),包括煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)氣體隨著時(shí)間變化的滲流速度分布及O₂濃度分布情況、高溫火源點(diǎn)變化趨勢(shì),以及防止煤自然發(fā)火的工作面最小回采速度等。 

【文章來源】：煤炭工程. 2020,52(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

氣體監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖1 氣體監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖由圖2可以看出隨著測(cè)點(diǎn)與工作面距離加大，采空區(qū)內(nèi)O2濃度不斷變小。由于進(jìn)風(fēng)巷道頂板未垮落，形成了工作面漏風(fēng)通道，整個(gè)觀測(cè)過程中進(jìn)風(fēng)隅角一側(cè)的O2濃度未出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。

根據(jù)礦井實(shí)測(cè)參數(shù)情況，數(shù)值模擬時(shí)通過Gambit建立幾何模型，設(shè)置風(fēng)流溫度為26℃，巷道圍巖溫度設(shè)置為27℃，進(jìn)風(fēng)巷道口設(shè)置為速度入口(velocity-inlet)，回風(fēng)巷道口設(shè)置為自由出流(outflow)，其他邊界設(shè)置為壁面(wall)，計(jì)算區(qū)域如圖3所示。數(shù)值模擬可以通過任意設(shè)置不同工況交叉試驗(yàn)，成本最低，且只要邊界條件設(shè)置得當(dāng)，模擬結(jié)果可趨近于現(xiàn)場(chǎng)情況。網(wǎng)絡(luò)劃分直接影響計(jì)算結(jié)果，如何合理、高效的劃分網(wǎng)格并進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證，是數(shù)值模擬成功的關(guān)鍵一步。采用Cooper網(wǎng)格化算法來自動(dòng)生成非結(jié)構(gòu)化的六面體網(wǎng)格，由于計(jì)算區(qū)域大，如果都采用精細(xì)劃分，則計(jì)算時(shí)間顯然過長，因此對(duì)需要精細(xì)計(jì)算的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，在工作面區(qū)域網(wǎng)格步長設(shè)置為0.2m，而對(duì)其他區(qū)域網(wǎng)格步長設(shè)置為1m[6-8]。將上述設(shè)置好邊界條件并進(jìn)行網(wǎng)格劃分的模型導(dǎo)入至FLUENT模擬器進(jìn)行計(jì)算。設(shè)置求解參數(shù)及模型，計(jì)算過程從進(jìn)風(fēng)側(cè)開始，迭代誤差與次數(shù)的關(guān)系如圖4所示，由圖4可以得到迭代約40次之后，計(jì)算所得的速度和O2濃度殘差均小于10-4，在以后的迭代過程中，殘差基本趨于穩(wěn)定，在可接受范圍內(nèi)，后續(xù)計(jì)算結(jié)果可信[9-11]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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