文档介绍：分类号:TD75 密级: 公开
U DC : 单位代码: 10424
学位论文
综放采空区三维空间自然发火规律研究
谢军
申请学位级别:博士学位专业名称:安全技术及工程
指导教师姓名:程卫民职称: 教授
山东科技大学
二零零八年五月
论文题目:
综放采空区三维空间自然发火规律研究
作者姓名: 谢军入学时间: 2005 年 9 月
专业名称: 安全技术及工程研究方向: 矿山灾害预测与防治
指导教师: 程卫民职称: 教授
辛嵩职称: 教授
鹿广利职称: 副教授
曹庆贵职称: 教授
论文提交日期: 2008 年 5 月
论文答辩日期:
授予学位日期:
STUDY ON RULES OF BUSTION IN
THREE-DIMENSIONAL SPACEOF GOAFS
A Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of
DOCTOR OF PHILOSOPHY
from
Shandong University of Science and Technology
by
Xie Jun
Supervisor: Professor Cheng Weimin
College of Resources and Environmental Engineering
May 2005
声明
本人呈交给山东科技大学的这篇博士学位论文,除了所列参考文献和世所公认
的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它
任何学术机关作鉴定。
博士生签名:
日期:
AFFIRMATION
I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for
the award of Doctor of Philosophy in Shandong University of Science and
Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The
document has not been submitted for qualification at any other academic institute.
Signature:
Date:
山东科技大学博士学位论文摘要
摘要
综采放顶煤一次性采全高,采煤效率高,成本低。但是,这种采煤工艺造成采空区
冒落空间大,漏风量大,遗煤多, 尤其是工作面两顺槽不放煤,初采和末采时丢煤多,
导致采空区遗留大量煤炭,自然发火危险性加大。因此,研究综放采空区浮煤自然发火
的发生发展过程,揭示其自燃规律,并采取针对性的防灭火措施,对保证综放面的安全
开采,显得尤为重要。目前,对综放采空区的研究大多是二维的,对综放采空区三维空
间的研究很少,然而,实际综放面采空区的自然发火都是发生在一定空间高度上,如再
用“二维”的研究成果来指导现场的防灭火,很难满足综放面防灭火的要求。
本文从研究综放采空区遗煤的空间自燃环境出发,通过实验研究、数值模拟、及现场
实测,对采空区空间自然发火的规律进行了研究。首先,把前人关于自然发火理论、矿
压理论的研究成果与综放工艺的特点相结合,对综放采空区遗煤自燃的空间特性进行了
分析,阐述了综放采空区上覆岩层运动和矿压分布特征与采空区自燃“三带”的关系,
解释了综放面开切眼容易自然发火的原因;在对放煤工艺及其丢煤特点研究的基础上,
分析了综放采空区遗煤空间分布的特点及其对蓄热环境的影响,系统地总结了综放采空
区空间特性与煤自然发火的关系。其次,根据对综放采空区空间蓄热环境和供氧环境研
究的基础上,设计了实验装置,对采空区遗煤自然发火的发生、发展过程进行了实验模
拟,通过实验揭示了综放采空区遗煤在空间上自然发火的规律。再次,利用流体力学、
渗流学、数值传热学、计算流体力学等学科的相关知识,把采空区的流场和温度场相耦
合,建立了综放采空区自然发火的三维数学模型,在对 FLUENT 软件二次开发的基础
上,对兴隆庄矿 1307 综放面采空区的氧浓度分布进行了模拟,提出了综放采空区空间自
燃“三带”划分方法,对 1307 综放面三维空间的自燃“三带”进行了划分,并对综放面
采空区的空间自燃“三带”进行了实际测定,实测结果与数值模拟结果基本吻合。最后,
根据模拟试验和数值模拟的结果,结合我国较早采用并且把综放技术作为