随着矿井开采深度的增加,地温的升高,带来了系列的灾害现象。分析了高地温综放采空区煤自燃的危险性,研究了采空区氧浓度场及漏风流场。通过对龙固矿N1301综放面采空区漏风场的数值模拟,得出了采空区渗流速度及氧浓度分布。并结合实验得出的放热强度、自然发火期等参数,对采空区浮煤自燃危险区域进行了划分,得到了工作面最小安全推进速度,为2.56m/d。

为了高效防治小青煤矿E1404工作面采空区煤炭自然发火,根据漏风风速和氧气浓度2种划分方法对采空区自然发火"三带"范围进行了数值模拟分析,得出E1404工作面采空区散热带为0～17.5 m,氧化自燃带为17.5～140 m,窒息带为大于140 m。进而在氧化自燃带范围内沿着工作面倾斜方向布置了3个高温点(靠近进风巷、工作面中间、靠近回风巷),采用COMSOL Multiphysics软件对温度场进行数值模拟,得出当高温区域越靠近进风巷时,采空区内的整体温度要大于靠近回风巷。基于采空区煤自燃危险区

针对安家岭三号井39107工作面采空区自然发火问题,采用了现场监测与数值模拟相结合的方式对其进行区域危险性判定。依据氧浓度法划分自燃"三带"标准,束管监测数据与数值模拟结果总体保持一致。综合判断39107工作面采空区自燃危险区域范围为:进风侧52~143 m,回风侧25~128 m。

近距离和极近距离煤层开采后形成的复合采空区,其具有结构形态复杂,气体流场具有特殊性的特点,因此使得自然发火危险区域难以确定。以乌兰煤矿II020803工作面为试验工作面,首先利用UDEC数值模拟软件模拟了上覆岩层的运移情况,分析遗煤分布情况,然后通过在复合采空区中部和两煤巷侧布置3组纵向监测钻孔,每个钻孔布置3个测点,监测复合采空区内O2浓度随工作面推进的变化情况,确定复合采空区内自燃"三带"的范围,从而确定自然发火危险区域的范围。

为有效分析采空区自然发火危险区域的分布规律,结合现场观测和煤样升温实验,提出了模拟采空区自然发火过程关键参数的计算方法。在此基础上,对FLUENT软件进行二次开发,对采空区的流场、温度场、浓度场进行了模拟,根据模拟结果划定了采空区自然发火的危险区域。同时,考察了不同通风量情况下采空区自燃"三带"的分布规律。