《2024年西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》范文

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研
究》篇一
摘要
本文通过对西北地区侏罗纪煤层采空区的自然发火规律进行深入研究，利用数值模拟的方法，分析了采空区内的温度场、氧气浓度场及气体流动规律。

通过对模拟结果的分析，为采空区自然发火现象的预防与控制提供了科学依据。

一、引言
随着我国能源结构的调整和煤炭资源的开发利用，西北地区煤炭资源的开采已成为重要战略任务。

侏罗纪煤层因其资源丰富、开采条件相对较好，成为西北地区的主要开采对象。

然而，采空区自然发火问题一直是煤炭开采过程中的一个重大安全隐患。

因此，研究采空区自然发火的规律，对于保障煤矿安全生产具有重要意义。

二、研究区域与煤层特征
本文选取了西北地区典型的侏罗纪煤层作为研究对象，该煤层具有特定的地质特征和煤质属性。

通过实地调查和收集资料，分析了该区域的煤层结构、厚度、倾角等地质特征，为后续的数值模拟提供了基础数据。

三、数值模拟方法与模型建立
本文采用先进的数值模拟软件，建立了侏罗纪煤层采空区的三维模型。

在模型中，考虑了煤层的气体渗透性、热传导性等物理性质，以及采空区内的温度场、氧气浓度场等关键因素。

通过设置合理的边界条件和初始条件，模拟了采空区内的气体流动、热量传递和氧气消耗等过程。

四、模拟结果分析
1. 温度场分析：模拟结果显示，采空区内温度分布不均，高温区域主要集中在采空区的中心地带。

随着时间推移，高温区域逐渐扩大，温度逐渐升高。

2. 氧气浓度场分析：采空区内氧气浓度随着距离的增加而逐渐降低。

在采空区的中心地带，由于煤层自燃消耗氧气，导致氧气浓度急剧下降。

3. 气体流动规律：模拟结果表明，采空区内的气体流动受到多种因素的影响，包括温度梯度、氧气浓度梯度以及煤层自身的渗透性等。

气体主要从高氧浓度区域流向低氧浓度区域，形成了明显的气流通道。

4. 自然发火规律：根据模拟结果，采空区自然发火主要发生在高温、低氧的环境中。

当温度达到一定阈值时，煤层中的可燃物质开始自燃，引发采空区自然发火。

五、结论与建议
本文通过数值模拟的方法，深入研究了西北地区侏罗纪煤层采空区的自然发火规律。

模拟结果表明，采空区内温度场、氧气
浓度场及气体流动规律对于自然发火具有重要影响。

为预防和控制采空区自然发火，提出了以下建议：
1. 加强采空区的温度监测，及时发现高温区域并采取措施降低温度。

2. 合理布置通风系统，保证采空区内的氧气供应和有害气体的排出。

3. 加强煤层自燃的预防工作，定期检查煤层状态并采取防火措施。

4. 加强矿井安全管理，提高员工的安全意识和应急处理能力。

六、展望
随着计算机技术的不断发展，数值模拟在煤炭开采领域的应用将更加广泛。

未来可以进一步研究采空区自然发火的机理和影响因素，提高数值模拟的精度和可靠性。

同时，可以探索新的防火技术和方法，为煤炭开采提供更加安全、高效的保障。