回采情况下采空区煤自燃温度场理论与数值分析

为了从理论基础上研究煤自燃基础参数对煤自燃的影响,通过建立动坐标系下采空区煤自燃数学模型来掌握工作面回采时采空区煤自燃的过程.该模型结合煤自燃极限参数计算方法和热传导理论,计算简化后的自燃数学一维模型解析解,利用一维数值计算,分析不同参数对采空区煤自燃的影响.研究结果表明:增大回采速度,可以有效地减低煤温;浮煤越厚,漏风速度越大,煤越易自燃;当遗煤放热量与温度成正比时,距离工作面越远的点其温度越高,且呈指数形式增加;当发热量为常数时,采空区距离工作面越远的点其温度越高,且呈线性形式增加;考虑到沿采空区的深部方向,氧气浓度逐渐降低,遗煤放热量随着深度增加而逐渐减少,该数值结果与实际结果较接近;由于采空区是一个立体几何空间,采空区温度场与氧气浓度场、速度场存在耦合作用,因此,有必要基于三维或二维数值模拟技术继续深入研究回采情况下采空区煤自燃.     

采空区遗煤自燃带确定及风流场数值模拟

对采空区遗煤状态进行实测与分析 ,并采用有限元数值模拟方法求解综采放顶煤工作面采空区遗煤内的风流运动规律的二维非线性渗流方程 ,从而较为有效地反映出采空区遗煤中风流压力和速度分布情况 ,结合实例 ,给出采空区内自燃发火影响带与工作面供风风量的关系     

综放面采空区流场模拟及自燃危险区域划分

综放采空区容易发生自燃。以往对采空区“三带”的划分主要通过向采空区埋管观测来实现，对于现场观测不能实现的情况下，采空区自燃危险区域难以判定。笔者通过对采空区渗流场的数值模拟，得到采空区渗流速度及O2浓度的分布。结合实验测得的煤自然发火期和自燃临界参数，对采空区“三带”进行划分。该方法计算量比模拟采空区煤自燃全过程少得多，但划分精度却能够满足实际防灭火需要。     

巷道煤柱自燃温度场数值模拟与火源定位的研究

对于巷道自然发火,我国当前煤矿现场往往采用试探法打钻,然后灌注泥浆或水实施救灾.但在救灾时,准确确定火源位置是救灾关键;由于影响条件的复杂性,目前对相关机理的研究未进行深入研究.针对这一问题,论文针对巷道自燃可能的5种自燃情形,采用动态数值模拟方法研究巷道自燃后温度场和温度曲线图的分布,得出了不同火源位置,巷道表面温度分布规律为当前煤矿现场救灾确定火源点、实施打钻注浆灭火时提供技术指导.图11,参8.     

煤自燃过程实验模拟及高温区变化规律

利用澳大利亚昆士兰大学的2m煤自燃发火实验炉,历时5 d,模拟了煤样从常温至160℃着火点的煤自燃全过程,掌握了煤自燃高温点的发生、发展及动态变化过程.实验中能清晰了解煤样温度和水蒸气的变化发展过程.在实验开始阶段,实验炉上部煤样的温度发展是由于空气的通入,将水蒸气和热量从下部带到上部,导致上部温度升高,高温点逐渐上移到145 cm处.2d后,高温点开始向下移动,这主要是由于煤样下部已经完全干燥,煤样在完全干燥及本身高温的情况下,温度会很快升高直至达到着火点.高温点最终发展在60 cm处.同时,在煤样达到着火点的前期,温度上升速率达到120℃/d.实验得出亚烟煤的发火时间为5d,这与煤矿的现场观测结果一致.     

残煤自燃过程中温度场与应力场耦合作用

为了研究采空区残煤自燃过程中温度场与应力场耦合作用下温度、位移与应力的变化规律.应用飞箭有限元分析软件,利用耦合理论方程,编制了相应的二维有限元程序模拟残煤自燃的过程.模拟结果显示:残煤燃烧导致整个岩体结构发生性质上的改变,内部应力场重新分配,进而产生应力释放,回弹效应.在一定范围内,使地表产生变形和移动.有限元模拟与试验结果类似.     

工作面反风时采空区场量分布变动的数值模拟

结合华兴煤矿1318炮放面实例,运用数值模拟手段,描绘了工作面反风时采空区流场内漏风流,氧、CO和瓦斯各组分气体,以及温度等的分布变动过程,给出了反风时沿工作面边界各组分气体涌出量的变化规律. 模拟在反风后,场内各组分气体含量分布重心发生倒置,原上游高温区被冷却,下游低温区逐渐转变为新的高温区,使采空区的温度上升过程重新回到一个相对较低的温度起点,使自燃升温得到一定的延缓. 反风后,场内CO气体涌出量经历突降-回跳上升-缓慢衰减-再逐渐增加的跳动过程,瓦斯涌出量在经历大幅度突降和回跳后,其增幅度不大. 用埋管抽放的办法能够防止因反风导致工作面内有害气体超限,同时给出了反风的实施条件,即必须确保采空区无明火.     

综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究

为了研究综放工作面采空区"三带"分布规律,以渗流力学、计算流体力学理论为基础,建立三维数学物理模型。以孔庄煤矿7354综放工作面为例,进行综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究。研究表明,综放采空区模拟得到的速度场、浓度场和三带划分与现场情况基本符合,论证了仿真技术技术的可行性和有效性。通过比较采取堵漏技术、抽放技术前后三带分布情况,为制定合理高效的自燃防治技术提供了有力的理论支撑。     

高抽巷抽采负压对采空区漏风及自燃带的影响

为防止遗煤自燃,结合山西某矿9101工作面实际,在抽采负压分别为0、8、12、160、20、24 k Pa时,利用计算流体力学软件Fluent,进行数值模拟。结果表明:不同抽采负压对采空区的漏风流场分布及采空区的漏风量均有显著影响。在回风侧采空区其受到高抽巷的影响比进风侧采空区大,导致工作面漏风风速在回风侧差别较大;不同抽采负压条件下采空区自燃带宽度均为中部>进风巷侧>回风巷侧。抽采负压为12 k Pa时,采空区自燃带宽度平均值为87 m,为自燃带宽度曲线的凹点。12 k Pa为临界点,临界点之前抽采瓦斯纯量增速较快,临界点之后抽采瓦斯纯量增速缓慢。综合考虑高抽巷抽采瓦斯纯量和采空区自燃带宽度,9101工作面高抽巷抽采负压确定为12 k Pa左右。     

煤自燃过程数值模拟的边界条件处理

煤自燃过程中的边界条件十分复杂，边界条件处理是数值模拟时的关键技术之一。本文采用附加源项法建立了实验过程几类边界条件的离散方程。     

数值模拟在煤自燃控制中的应用

对描述煤自燃过程温度场和氧浓度场的微分方程组采用控制容积积分法进行离散。解算代数方程时采用了温度场和氧浓度场异步耦合及块修正技术和ＡＤＩ技术。自行编制了模拟ＸＫ型煤自燃实验台的ＣＬＴＣＳ程序并进行了试算。     

神府煤田煤层自燃研究

根据对神府煤田休罗纪煤层自燃区的详细观察和分析,论述了煤层自燃的特征,确定了煤层自燃的时代,进一步讨论了煤层的自燃机理和最终自燃范围,认为本区煤层自燃主要受古地貌、古气候和低的煤变质程度以及惰质组的高含量等因素的影响,且惰质组是煤层自燃的关键和导火物质。煤层自燃是沿露头和垂直露头两个方向进行的,并最终因煤层上覆岩石垮落、塌陷堵塞了供氧通道而自行熄灭。煤层自燃区主要是沿古冲沟两侧成带状展布。这为生产上查明煤层自燃范围提供了理论和实际依据。     

开采煤层自燃倾向性的自组织神经网络预测

通过对开采煤层自燃机理的阐释,选取其主要影响因素作为判别指标,建立了开采煤层自燃危险性的自组织神经网络预测模型,并选用典型的样本对该神经网络进行了训练,尔后用测试样本进行验证,结果表明该方法具有很高的准确性。     

内燃机排气噪声谱的模拟研究

内燃机缸内换气过程的气体动力分析与进排气管的气体流动模拟,对于改进进排气管的设计、改善充气性能具有重要的作用。本文将这一研究扩展到了排气噪声分析以便在分析进排气管与充气性能的同时,能有效预测通过排气尾管辐射的噪声。应用一维不定常、非等熵特征线法,并结合声学理论,计算并预测了四缸四冲程汽油机在不同转速下、带有不同排气系统时的压力波曲线与排气噪声谱。通过与实测对比,认为结果满意。这一工作将作为消声器模拟研究的基础。本文还对此领域国外的研究工作进行了简要综述,以明确进一步工作之方向。     

灰铸铁件手弧焊接温度场的数值模拟

应用有限元方法建立了灰铸铁件手弧焊接温度场的数学模型,对灰铸件焊接温度场和热循环进行了分析。结果表明焊后初期冷却速度很快(约380℃/s),温度梯度较大,接头在焊补温度场中经历一个复杂的不均匀快速加热和冷却过程,从而产生非协调应变,易发生裂纹等缺陷。     

神经网络在煤低温自燃实验炉建模中的应用

将人工神经网络的非线性特性和信息的分布性用于煤低温自燃实验炉的模型辩识。结果表明，用人工神经网络来建立非线性静态模型是可行的。从而为煤低温自燃过程的建模提供了一条新的途径。     

井下煤炭自燃发火期预测

准确地预测井下煤炭自燃发火期,并制定出预防和处理措施,才能防止火灾事故的发生。本文分析了煤炭氧化自燃系统所表现出的各种“白色信息”,并以火区附近的一氧化碳浓度作为预测指标,建立了自燃发火期预测模型,与实例是符合的。     

地面储煤堆自燃规律及测试方法

在探讨地面储煤堆自燃规律的基础上，研制出可伸缩深基点测温仪表，并应用于大同局煤峪口矿露天储煤场，得出煤堆自热层、自燃层厚度值及大同煤储煤堆自燃的内在特性。     

应用自然发火实验研究煤的自燃倾向性指标

以３种不同变质程度煤样的自然发火实验为基础，通过对表征煤自燃特性参数的测算，分析了它们与煤自燃倾向性的关系，并提出用临界温度、煤耗氧速度、ＣＯ产生率和氧转化为ＣＯ的百分率作为鉴定煤自燃倾向性的指标，是有一定参考价值的。