采煤工作面熱害是深部礦井普遍存在的問題,嚴(yán)重威脅到作業(yè)人員的健康和安全。為解決工作面熱害問題,在采取工程降溫前,首先要確定采煤工作面熱源,為熱害治理提供合理的降溫依據(jù)。在考慮采煤工作面眾多熱源時,采空區(qū)漏風(fēng)散熱是不可忽視的重要熱源。采空區(qū)漏風(fēng)會將采空區(qū)高溫?zé)釒氩擅汗ぷ髅?加劇工作面熱害。一方面,采空區(qū)漏入的風(fēng)與高溫煤巖進(jìn)行熱交換,風(fēng)溫隨之升高并回流到采煤工作面;另一方面,采空區(qū)漏風(fēng)促使遺煤氧化,甚至導(dǎo)致煤自燃,從而放出大量熱,這些熱也有可能會被漏風(fēng)帶回到工作面。根據(jù)采空區(qū)孔隙率分布及演化特征,以及采空區(qū)煤自燃放熱規(guī)律,建立了采面動態(tài)推進(jìn)下的采空區(qū)煤自燃溫度場模型。以孟村礦401 101工作面和采空區(qū)為研究對象,研究采面不同推進(jìn)速度下采空區(qū)遺煤低溫氧化放熱對采面熱環(huán)境的影響;模擬采空區(qū)煤自燃達(dá)到較高溫度時,采面風(fēng)溫變化規(guī)律;研究采空區(qū)巖溫對工作面熱環(huán)境影響;結(jié)合采空區(qū)熱風(fēng)對采煤工作面熱環(huán)境的影響研究,對采面風(fēng)溫現(xiàn)狀進(jìn)行模擬,并對采面不同進(jìn)風(fēng)溫度下采面熱環(huán)境改善情況預(yù)測。結(jié)果表明:正常推進(jìn)速度下,采空區(qū)煤氧化放熱對采面風(fēng)溫影響較小,采面以2.4 m/d推進(jìn)時,工作面平均溫度僅上升0.3℃... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

3采空區(qū)漏風(fēng)攜熱模擬方法19（1）礦區(qū)概況孟村礦位于彬長礦區(qū)中西部，井田東西長10km，南北寬8km，面積為63km2。地理坐標(biāo)：東經(jīng)107°49′15″～107°56′45″，北緯35°07′15″～35°11′45″。孟村礦所在的井田平均地溫梯度為3.7℃/100m，其中非煤系地層平均為1.9℃/100m，煤系地層平均為5.2℃/100m。該礦井田大部分區(qū)域是一級熱害區(qū)（31~37℃），局部為二級高溫區(qū)（>37℃）。目前開采的靠北部和中部區(qū)域為二級熱害區(qū)，東南部區(qū)域為低溫正常區(qū)域，其余大部分區(qū)域為一級熱害區(qū)。（2）工作面概況目前礦井處于工作面401101開采期間，煤層瓦斯含量高，采煤工作面熱害嚴(yán)重，回風(fēng)流溫度最高已超過30℃�，F(xiàn)開采的4號煤層屬Ⅰ類容易自燃煤層，發(fā)熱量大。工作面涌水主要來自頂板，平均涌水量695m3/h，水溫30～32℃，涌水匯入位于工作面進(jìn)風(fēng)巷中部的采面水倉，水倉水溫基本恒定在30℃�；夭勺呦蜷L2000m，工作面傾向長度為180m，采高1.8～3.5m，該工作面采用U型通風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)巷配風(fēng)約為1900m3/s。物理模型及網(wǎng)格劃分（1）采空區(qū)和采煤工作面物理模型以進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)與工作面交界處最右端作為采空區(qū)幾何模型的坐標(biāo)原點，坐標(biāo)軸X代表沿走向采空區(qū)的深度，坐標(biāo)軸Y代表沿傾向采面工作面距離進(jìn)風(fēng)巷的位置。采煤工作面長度180m，采空區(qū)初始走向長度200m，進(jìn)、回風(fēng)巷寬4m。幾何模型的具體布置及參數(shù)如圖3.1所示。圖3.1采空區(qū)和采煤工作面物理模型（2）網(wǎng)格劃分在整個模擬體系中，網(wǎng)格劃分是至關(guān)重要的一步，對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分是Fluent數(shù)值模擬計算的前提。網(wǎng)格的劃分可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分時可進(jìn)行

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 網(wǎng)格尺寸設(shè)置和邊界加密等細(xì)節(jié)操作，網(wǎng)格劃分的好壞將直接影響計算的速度、收斂性和結(jié)果的精確度。 圖 3.2 是采煤工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)的局部區(qū)域網(wǎng)格劃分情況，由于模擬涉及到邊界移動，所以必須采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格單元尺寸大小為 0.5 m，采煤工作面及采空區(qū)邊界和交界進(jìn)行網(wǎng)格加密，加密邊界處尺寸為 0.25 m。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫礦井采煤工作面風(fēng)溫模擬與應(yīng)用[J]. 張正開.  科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2020(12)
[2]礦井采空區(qū)漏風(fēng)問題的迎風(fēng)有限元求解技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 吳奉亮,李智勝,常心坦.  西安科技大學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[3]我國關(guān)閉/廢棄礦井資源精準(zhǔn)開發(fā)利用的科學(xué)思考[J]. 袁亮,姜耀東,王凱,趙毅鑫,郝憲杰,徐超.  煤炭學(xué)報. 2018(01)
[4]我國煤礦深部開采現(xiàn)狀與技術(shù)難題[J]. 郭志偉.  煤. 2017(12)
[5]移動坐標(biāo)下采空區(qū)流場及遺煤瓦斯?jié)舛葓龇植糩J]. 劉彥青,張浪,李偉,桑聰,王恩.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(03)
[6]非均質(zhì)孔隙率采空區(qū)氧化升溫規(guī)律四維動態(tài)模擬[J]. 周佩玲,張英華,黃志安,袁飛,高玉坤,王輝,孫倩.  工程科學(xué)學(xué)報. 2016(10)
[7]我國煤礦高溫?zé)岷Ψ乐涡枨笳{(diào)查分析[J]. 褚召祥.  煤礦安全. 2016(04)
[8]基于非線性滲流模型采空區(qū)漏風(fēng)流場數(shù)值模擬[J]. 張睿卿,唐明云,戴廣龍,申茂良.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2016(01)
[9]深井高溫對礦工健康的影響及防治措施[J]. 莊嚴(yán).  煤礦安全. 2014(10)
[10]煤絕熱氧化動力學(xué)特征參數(shù)與變質(zhì)程度的關(guān)系[J]. 朱紅青,王海燕,宋澤陽,和超楠.  煤炭學(xué)報. 2014(03)

博士論文
[1]高溫采煤工作面圍巖散熱及風(fēng)溫預(yù)測數(shù)值模擬方法研究[D]. 王浩.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2018
[2]采空區(qū)遺煤氧化升溫時空演化機(jī)制研究[D]. 周佩玲.北京科技大學(xué) 2017
[3]高溫采煤工作面風(fēng)溫預(yù)測理論及數(shù)值模擬[D]. 孔松.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[4]多層采空區(qū)流場動態(tài)平衡理論與技術(shù)[D]. 張效春.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2014
[5]掘進(jìn)工作面?zhèn)鳠崽匦约盁岷χ卫硌芯縖D]. 姬建虎.重慶大學(xué) 2014
[6]采空區(qū)自然發(fā)火的多場耦合機(jī)理及三維數(shù)值模擬研究[D]. 劉偉.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 2014
[7]高溫采煤工作面熱害機(jī)制及風(fēng)流特性的熱—流理論研究與數(shù)值模擬[D]. 劉冠男.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
[8]高溫礦井井巷熱質(zhì)交換理論及降溫技術(shù)研究[D]. 劉何清.中南大學(xué) 2010
[9]高瓦斯易自燃采空區(qū)瓦斯與自燃耦合研究[D]. 李宗翔.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]鳳凰山礦沿空留巷Y型通風(fēng)方式下采空區(qū)漏風(fēng)規(guī)律研究[D]. 李明珠.太原理工大學(xué) 2012
[2]礦井降溫系統(tǒng)優(yōu)選決策與集中式冷水降溫技術(shù)工藝研究[D]. 褚召祥.山東科技大學(xué) 2011
[3]高溫礦井風(fēng)溫預(yù)測模型研究及應(yīng)用[D]. 左金寶.安徽理工大學(xué) 2009
[4]煤層隱蔽火源紅外成像探測技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 馬民.西安科技大學(xué) 2009
[5]綜放工作面采空區(qū)風(fēng)流場分析研究[D]. 胡英俊.山東科技大學(xué) 2008



本文編號：3502696