王正帅

（中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037）

我国90%以上的煤层为自燃或易自燃煤层，煤炭自燃引起的火灾占矿井火灾总数的85%～90%，其中采空区自燃火灾占煤矿内因火灾的60%以上[1]，全国25 个主要产煤省区的130 余个大中型矿区均不同程度地受煤层自然发火威胁[2-4]，新疆自燃或易自燃煤层占比大，煤田火区更是居全国之首，由火灾直接引起死亡10 人以上的重特大事故约占6.7%，而且煤炭自燃诱发瓦斯及粉尘爆炸等次生灾害，容易造成事故和损失扩大[5]。

掌握采空区自燃“三带”分布规律是制定有效防灭火措施、开展防灭火工作的基础[6-10]。目前常用的采空区“三带”分布观测方法主要是在采空区布设埋管抽气，通过检测气体成分确定“三带”范围。但由于采空区中部存在埋管工艺复杂、矸石垮落冲击破坏力大、获取气体浓度准确度较低等不利因素[11]，往往是仅在进风侧和回风侧分别布设埋管确定进、回风侧的“三带”分布，采空区中部的“三带”则根据经验划定。随着流场理论被应用于采空区流场，数值模拟成为研究采空区气体体积分数分布的一种有效手段。一些学者将采空区的渗透率、阻力系数、瓦斯源项、氧气耗散等重要参数设定为常数[12]，建立二维模型加以研究。还有一些学者将采空区覆岩划分为多个区域，分别设定参数[13-15]，求解采空区流场。但研究表明，以上参数在采空区内都是连续分布函数，将其设定为常数或用分段函数代替，并不完全符合实际。……