易自燃煤层综放工作面采空区自然发火防治数值模拟
2012-05-25周西华郭梁辉
中国地质灾害与防治学报 2012年1期
周西华，郭梁辉，孟 乐
（1.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 阜新 123000；2.矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁 阜新 123000）
0 引言
我国煤矿有56％的煤矿存在自然发火问题，矿井火灾严重影响了煤矿生产，每年由于采空区煤炭自燃造成的经济损失达数百亿元。每年因自然发火造成的事故更是不计其数，严重威胁着井下作业人员的生命安全。因此，防治矿井火灾成为安全工作的一项重要任务。为了提出有效的防灭火技术措施，必须先确定工作面采空区自燃“三带”的位置，合理的预测采空区自然发火危险区域。采空区氧气浓度场的分布是自燃危险区域的重要判据之一［1］，掌握其分布规律是有效实施防止自然发火技术措施的基础依据。本文通过向采空区埋设束管观测其氧气浓度变化，算出采空区氧浓度分布，并利用Comsol软件求解采空区渗流、氧化及扩散的稳态模型，模拟出采空区氧浓度分布。用实测数据与模拟数据进行比对验证，为划分采空区自燃“三带”提供可靠的数据支持。
1 采空区氧浓度实测
1.1 采空区概况
古山矿065-2综放工作面宽度7.5m，采空区走向长100m，工作面倾斜长 80m，煤厚 14m，直接顶7.2m+0.2m，老顶 ＞30m。周期来压步距40m。运输顺槽数据：宽 3.5m，高 2.8m，风量 642m3/m in，风速1.07m/s，风流温度 19.6℃，氧气浓度 20.8％，氮气浓度79％。回风顺槽数据：宽3.5m，高2.8m，风量642m3/min。两顺槽间的压力差为19Pa。煤的最短自然发火期为15d，在进风隅角采空区距工作面切顶线20m处注氮，注氮量为320m3/h，注氮出口压力0.4MPa，氮气浓度97％。
