纪玉龙 时国庆 常绪华 高兴生

（1.国网新疆准东煤电有限公司，新疆维吾尔自治区昌吉市，831800；2.中国矿业大学安全工程学院，江苏省徐州市，221116）

煤炭自燃是影响煤炭工业健康发展的重要原因之一，上世纪90年代以来，我国广泛采用综采放顶煤开采技术，在生产效率大幅提高的同时，也造成采空区遗留残煤多、冒落高度大、漏风严重的状况，使得煤自燃火灾发生频繁。为防止瓦斯超限事故并提高瓦斯的抽采率，高瓦斯矿井普遍采用高负压瓦斯抽放技术对采空区进行治理。在抽放过程中，抽放区域风流紊乱、漏风量增大，采空区氧气分布规律和浮煤自然发火特性与常规工作面都不同，由瓦斯抽放引起的煤自燃问题更加突出。氧气分布是煤自燃的主要影响因素，为研究瓦斯抽放条件下的自然发火规律，本文建立了采空区瓦斯抽放条件下风流场、气体浓度场的数学模型，采用计算流体力学（CFD）模拟技术得出采空区内部氧气浓度场的分布特征，并通过现场观测验证模拟技术的可靠性，基于模拟结果提出了适合于高瓦斯煤层综放面采空区抽放条件下自燃危险区域的判定技术。研究结论可用于指导抽放条件下自然发火危险区域的圈化，为进一步完善高瓦斯矿井抽放条件下综放采空区防灭火技术提供一定的基础。

1 采空区气体运移分布的理论模型

采空区气体流动主要遵循以下8个控制方程。

将i，j标记为（x，y，z）表示三维空间的三个方向，则连续性方程：