采空区自然发火“三带”的数值模拟研究
《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》篇一一、引言随着煤炭资源的持续开采，采空区的安全问题日益突出。
特别是西北地区，由于其特有的地质条件和气候环境，侏罗纪煤层采空区的自然发火现象频发，给矿井生产和人员安全带来了极大的威胁。
因此，对采空区自然发火规律的研究显得尤为重要。
本文旨在通过数值模拟的方法，深入探讨西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律，为预防和控制煤层自然发火提供理论支持和技术手段。
二、研究区域与地质背景西北地区地处内陆，气候干燥，地质构造复杂。
侏罗纪煤层作为该地区的主要煤层之一，具有较高的自燃倾向。
采空区的形成往往伴随着煤炭资源的开采，而采空区的自然发火现象则是由于煤层内部化学反应和外部气候条件共同作用的结果。
因此，研究该地区的煤层采空区自然发火规律具有重要的现实意义。
三、数值模拟方法与技术路线本研究采用数值模拟的方法，通过建立数学模型，运用计算机软件对采空区自然发火过程进行模拟。
技术路线主要包括以下几个方面：1. 数据收集与整理：收集西北地区侏罗纪煤层的相关地质、气象数据，包括煤层厚度、瓦斯含量、地温等。
2. 建立数学模型：根据收集的数据，建立煤层采空区的数学模型，包括煤层内部化学反应模型和外部气候条件模型。
3. 数值模拟：运用计算机软件对数学模型进行求解，模拟采空区自然发火的过程。
4. 结果分析：对模拟结果进行分析，探讨采空区自然发火的规律和影响因素。
四、模拟结果与分析通过数值模拟，我们得到了西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律和特点。
模拟结果显示，采空区的自然发火主要受煤层内部化学反应和外部气候条件共同影响。
其中，煤层内部化学反应是发火的主要因素，而外部气候条件则通过影响煤层温度和氧气含量等参数，间接影响发火过程。
此外，我们还发现采空区的大小、形状以及煤炭的含水量等因素也对自然发火有着重要的影响。
五、结论与讨论通过对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，我们得出以下结论：1. 煤层内部化学反应是采空区自然发火的主要因素，外部气候条件则通过影响煤层温度和氧气含量等参数间接影响发火过程。
采空区自燃“三带”分布规律的模拟研究
采空 区 自燃 “ 三带 ” 分布规律 的模拟 研究
王云龙 ， 贾宝 山 ２林立 峰 ，
（． １ 山西 汾 河 焦 煤 股 份 有 限 公 司 回坡 底煤 矿 ， 山西 洪 洞 ０ １ ０ ；．辽 宁 工 程 技 术 大 学 安 全 科 学 与 工 程 学 院 ４ ６０ ２ 辽 宁 阜 新 １３０ ） ０ ０ ２
度 依 次 为 ４ １ １ ３ｍ。 ８１ 和 ２ １
［ 键 词 ］ 采 空 区； 关 自燃 “ 带” 有 限单元 法 ； 值模 拟 三 ； 数 ［ 中图分 类 号 ］Ｔ ５２２ ［ Ｄ７ ． 文献标 识 码 ］Ａ ［ 文章 编 号 ］ 当漏 风强 度 大 于 ００ ４ｍ ｓ ， 为煤 的 自燃 ． ／时 认 ０
［ 摘 要 ］ 漏风 强 度和 氧 气浓度 一 直 是诸 多采 空 区 自燃 “ 带” 分 方 法 的重 要 依 据 ， 三 划 而不 同 的采 空 区 自燃 “ 带” 三 划分 方 法得 出的 结论各 有 差异 。采用有 限单元 方 法 ， 采 空 区 对 遗煤 自燃过 程 漏 风渗 流 场和 氧 气浓 度 场进 行 了模 拟研 究 ，根 据 临界 风 速 法和 流 场 与 氧 气 浓度 场 结合 法分 别 划分 出采 空 区 自燃 “ 带 ” 范 围 ， 出 了最 大 自燃 带 宽 三 的 得
采 空 区 的难 以触及 等 原 因 ，也 很难 准确 的找 出 自 燃点 ， 而等 到 发现 其 自燃征 兆 为时 已晚 ， 已发展 早
热量Байду номын сангаас的聚集 （ 自燃带 ）而 当漏 风强度 小于 ０ ０ ／ ， ． ２ｍｓ ０
时， 提供 的氧 气极 少 ， 煤氧 反应 会 因缺 少 氧气 而停 滞（ 窒息 带 ） 。
加 而 获得 ， 即为 ：
《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》
《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》篇一摘要随着煤炭开采的持续深入，采空区自然发火问题日益突出，尤其是西北地区侏罗纪煤层采空区的自然发火现象。
本文通过数值模拟方法，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律进行了深入研究。
首先，对研究区域的地质背景和煤层特性进行了分析；其次，建立了数值模型，并运用相关软件进行了模拟计算；最后，对模拟结果进行了详细的分析和讨论，以期为预防和控制采空区自然发火提供理论依据。
一、引言西北地区是我国主要的煤炭产区之一，其侏罗纪煤层具有独特的开采特点和地质条件。
然而，在煤炭开采过程中，采空区的自然发火问题一直困扰着煤炭行业。
采空区自然发火不仅影响煤炭的开采安全，还会造成严重的环境污染和资源浪费。
因此，研究采空区自然发火的规律，对于预防和控制其发生具有重要意义。
二、研究区域地质背景及煤层特性分析西北地区地质条件复杂，侏罗纪煤层分布广泛。
该地区的煤层具有低灰分、低硫分、高挥发分等特点，同时煤层内部含有较多的黄铁矿等易氧化物质。
这些因素都为采空区自然发火提供了条件。
此外，该地区的气候干燥、风力较大，也加剧了采空区的氧化过程。
三、数值模拟方法及模型建立针对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律研究，本文采用数值模拟方法。
首先，根据研究区域的地质条件和煤层特性，建立了相应的数值模型。
模型中考虑了煤层的厚度、倾角、内部结构以及外部环境因素等。
其次，运用相关软件进行模拟计算，通过设定不同的温度、风速、氧气浓度等参数，观察采空区内部的温度场、氧气浓度场以及可能出现的自然发火区域。
四、模拟结果分析模拟结果显示，在西北地区侏罗纪煤层采空区内，由于煤层内部黄铁矿等易氧化物质的氧化作用以及外部环境因素的影响，采空区内温度逐渐升高。
当温度达到一定阈值时，便可能引发自然发火。
同时，风速和氧气浓度的变化也会对采空区的自然发火产生影响。
高风速和低氧气浓度有助于降低采空区的温度和氧气浓度，从而抑制自然发火的发生；而低风速和高氧气浓度则可能加剧采空区的氧化过程，增加自然发火的风险。
《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》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题逐渐成为煤炭工业安全生产的重大隐患之一。
西北地区因其独特的地质条件和气候环境，其侏罗纪煤层采空区自然发火现象尤为突出。
因此，开展针对该地区采空区自然发火规律的数值模拟研究，不仅有助于深入了解煤层自燃机理，也能为煤矿安全生产提供科学依据。
二、研究背景及意义西北地区由于其特殊的地理环境和气候条件，煤炭资源开采过程中容易发生采空区自然发火现象。
采空区自然发火不仅影响矿井安全生产，还可能造成严重的环境污染和资源浪费。
因此，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的研究具有重要价值。
通过对采空区自然发火规律的数值模拟研究，可以预测并控制采空区自燃，进而减少火灾事故的发生，提高煤炭资源开采的安全性。
三、研究内容与方法1. 研究内容本研究主要针对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律进行数值模拟研究。
具体包括：分析采空区煤层自燃的物理化学过程，建立数学模型；运用数值模拟软件对采空区自燃过程进行模拟；根据模拟结果分析采空区自燃的规律及影响因素。
2. 研究方法（1）文献综述：收集并整理国内外关于采空区自然发火的研究成果和经验，分析现有研究的不足和局限性。
（2）数学建模：基于采空区煤层自燃的物理化学过程，建立相应的数学模型。
（3）数值模拟：运用专业的数值模拟软件，对建立的数学模型进行求解和模拟。
（4）结果分析：根据模拟结果，分析采空区自燃的规律及影响因素，提出相应的控制措施和建议。
四、数值模拟结果与分析1. 模拟结果通过数值模拟，得到了西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的温度场、氧气浓度场等关键参数的分布情况。
模拟结果显示，采空区内温度分布不均，局部高温区域容易发生煤层自燃；氧气浓度在采空区内部呈现梯度分布，为煤层自燃提供了条件。
2. 规律分析根据模拟结果，分析得出以下规律：采空区内温度和氧气浓度是影响煤层自燃的关键因素；煤层自燃主要发生在采空区的局部高温区域；随着时间推移，自燃范围逐渐扩大；地质条件和气候环境对采空区自燃也有一定影响。
采空区_三带_划分指标的研究
量又不会及时带走 , 形成热量蓄积 , 使煤的温 度不断上升。经过一定时间, 导致自燃。 # 窒息带。此区内风速过小 , 风流中氧浓度太 低, 不能维持氧化过程不断发展; 另外 , 即使 已经发生自燃 , 也会因缺氧而窒息。 划分 三带 有三种标准。一种是按照采 空区内漏风速划分的: 低温不自燃带, 采空区 内漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ m in 的区域; 可 能自燃带, 漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ min 之 间的区域; 窒息带 , 漏风风速小于 0. 1m/ m in 的区域。另一种是按照氧气浓度划分 : 低温 不自燃带, 氧气浓度大于 18% ; 可能自燃带 , 氧气浓度在 18% ~ 10% 之间; 窒息 带, 氧气 浓度低于 10% 。漏风速指标和氧气浓度指 特性曲线应以顶板下沉量为横坐标 , 以支柱 阻力为纵坐标通过现场实测来绘制。各矿井 可以把所使用的各种支架, 在用于不同煤层 工作面及顶板条件下时, 现场实测其实际工 作特性曲线 , 根据此工作特性曲线计算顶板 释放能量。
煤炭工程师
199. 3
1997
标实质上是一致的, 二者都是以采空区内漏 风流情况为划分 三带 的依据。只是在采空 区内测量漏风速较难做到 , 按漏风速划分 三 带 的标准通常用在理论数值解算上较多, 而 测取采空区内氧气浓度相对容易些, 所以在 现场实测分析中多采用按氧气浓度划分 三 带 的标准。最近国内外一些学者提出用升 温率指标划分采空区 三带 的标准。如果采 空区内每天的升温率 K %1 & / d 时, 就可以 认为已进入可能自燃带。 上述三种划分采空区 三带 的指标, 在 实际应用中的适用性如何, 下面将进行这方 面的研究分析。 2 氧浓度和漏风速指标的局限性 图 1 为平庄古山二井 380 工作面采空区 进回风两侧测取的氧气浓度距工作面距离变
综放面采空区自燃＂三带＂的确定与模拟分析
采的 １ ３煤 、 １ １ 煤、 ８煤 、 ６煤 均 有 自燃倾 向 性 ， 自 然发 火等 级 Ⅱ级 ，自燃发 火期 一般 为 ３ ～６个 月 ， 最短 发火 期 为 ５ ４ ｄ 。 建矿 以来共 发 生 自然 火灾 １ ６ 次， 一般 发生在 煤巷 高 冒 、 断层 和工 作面采 空 区等 地点 。 发生 自然 火灾 的煤层 主要 为 ｌ ３ 煤层。 新 集
作 面的安 全 回采 。
［ 关 键词 ］ 综放 工作 面 ； 采空区； 自燃 “ 三 带” ； 数值 模拟 ［ 中 图分 类 号 ］Ｔ Ｄ７ ５［ 文献 标识 码 ］Ｂ ［ 文章编 号 ］ １ ６ ７ ２ Ｊ ９ ９ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ＿ Ｏ ０ ４ ６ ３
０ 引 言
氧化环境 的衍生气体进行分析 ，得出采空 区各种 气 体体积 分数 变化 规律 。确定 采空 区 自燃 “ 三带”
的空 间分 布范 围 。 通过 对 １ ３ １ ３ ０ ３ 综 放工作 面采 空
区氧气体 积分 数实测 结果 分析 ，得 到采空 区各 测
１ ３ １ ３ ０ ３综 放 工 作 面 自燃 “ 三带 ” 实测 和模 拟 分 析 结果 ， 以便形成 合 理 的防灭火 措施 ， 来预 防采 空 区
遗煤 自燃 。
点 氧气体 积分 数与工 作 面后溜 子距 离之 间的 变化
情 况如 图 １ 所示。
２ ２
１ 试 验 工 作 面 概 况
新集一矿 １ ３ １ ３ ０ ３综 放 工作 面位 于一 水 平 三 采区（ 北 中央 采 区 ） 是 三采 区首 采 综 放工 作 面 ， 开 采 的煤 层 为 １ ３ — １ 及 １ ３ — １ 下 煤 层 ，该 煤 层 均厚 为 ７ ． ２ ６ ｍ。 工作 面平 均可采 走 向长 １ １ ３ ５ ． １ ｍ， 平 均倾 斜长 （ 工 作 面外 帮 ） １ ５ ３ ． ７ ４ ｍ； 煤层 倾 角 ３ ￣ － ２ ８ 。 ， 平 均 １ ５ 。 ；煤 层 有 爆 炸 性 危 险 ，煤 尘 爆 炸 指 数 为 ５ ５ ． ２ １ ％， 属 Ⅱ类 易 自燃煤 层 ； 割 煤高 度 ２ ． ５ ～ ２ ． ８ ｍ，
缓斜中厚煤层综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟研究
度 ２ 老顶为 Ｋ 砂岩 ， ．ｍ； ３ 。 厚度 ３ 周期来压步距 ．ｍ； ８
为 ｌ ．５ ４１ １０ ｍ。 ２ ３工作 面 采用 走 向长 壁后 退 式 采煤
ｍ３ｍｉ ／ ｎ。
区自然发火早期预测、 合理配置工作面供风量和安 排工作面推进速度提供参考 。
采 空 区氧化 自燃 带范 围 内 ， 煤氧 化产 生 的热 遗 量 大 于散 发 的热量 ， 速较 小 ； 风 既能 维 持 煤 的氧 化
过程进行 ，同时生成的热量又不会被及时带走 ； 热 量不断蓄积 ， 煤的温度不断上升 ， 最终导致 自 。 燃 本
文 以采 空 区 内漏 风强 度分 布为 主要 指标 ， 结合 顶板
２ 采空 区 自燃“ 三带” 的划分
采 空 区 自燃 “ 带 ” 分 的理论 研 究 ， 三 划 目前 主要
收 稿 日期 ：０ Ｉ０ — ０ ２ １－ ９ ２
冒落状态 、 漏风分布等 因素判定 白燃 “ 三带 ” 的范
围 。 目前 一 般 认 为 ：采 空 区 漏 风 风 速 大 于 ０９ ．
靠近工作面周期来压步距约 １ ４ ｍ范围内， 处于支架 的悬臂支撑带 ， 采空区内煤体未被压实 ， 煤体渗透
性好 ， 漏风 强度 大 ， 散 热带 。采 ／ｉ 风速 小于 ０ ２ ／ ｉ 为窒息带 ； ． ｍｎ ０ｍ
图 １ １０ ２ ３工作 面通 风 系统 图
嚣
：
＝
采 用如 下方 法判定 ： 种是 基于 现 场采 空 区氧浓 度 一
４ 煤层普 氏系数ｆ １ ， ｍ， ＝ ． 夹矸普氏系数 厂 ～ 。煤 ４ ＝ ５ ４ 层起伏较大 ， 煤层倾角 ８ ～１。 ， 。 ７ 平均 ｌｏ左右 ， ３ 属缓倾斜煤层。 煤层 自 燃倾 向等级为 Ⅱ 类。 燃发火 自
孤岛综放面采空区自燃“三带”实测与数值模拟
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ ５ ２ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４— ５ ８ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ４ ２— ０ ５
王 跃
（ 神华国能哈密煤电有 限公 司 大南湖一矿 ， 新疆 哈密 ８ ３ ９ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 根据 国阳二矿 ８ ０ ５ ０ ９孤 岛综放工作面 的地质条件 ， 通过 现场 实测与数值模 拟 ， 探 究采空 区 自燃“ 三带” 分布， 掌握采 空
区煤 自燃 的情况 ， 及 时发现采空 区遗煤 自燃发 火的危险 ， 分析采空 区遗煤 自燃的 ３个特 征（ 采空 区漏风强度 、 氧气浓度和 温度 ） 及 采
第２ ８ 卷 第２ 期 ２ ０ １ ３年 ６月
矿 业 工 程 研 究
Ｍｉ ｎ ｅｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｖｏ ｌ Ｉ ２ ８ Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
孤 岛综放面采空区 自燃 “ 三带’ ’ 实测与数值模拟
图１ ８ ０ ５ ０ ９ 孤 岛综放面监测 系统示意图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ ｈ ｅ ８ ０ ５ ０ ９ ｉ ｓ ｌ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ｅ ｄ ｃ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ
４２
、 越艇
０ 【 厂 Ｉ 曼、 蜒０ ｕ
加 ： ２ ｍ
浅埋藏易自燃大型综放工作面自燃“三带”分布规律的实测与数值模拟研究
经６ Ｏ余 ｄ的连续观测 ， 得到 ４组 Ｏ 浓度 随采 空 区深度 增加 的变 化 曲线 ， 图 ２ 依 据 实测 数 据 拟 见 ，
・
３ ・ ６
２１ 年 ４ ０２ 月
合 出 Ｏ 浓 度分 布 云 图 ， 图 ３ 见 。
矿 业 安 全 与 环 保
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ８ ２ １ — ８ ０
一 ●
过 ｍ 。
图 １ 测点布 置示 意图
作 者 简 介 ： 文 国（ ９ １ ） 男 ， 程 师 ， 事通 风 防 灭 火 李 １７ 一 ， 工 从
１２ 实测 数 据与 分析 ．
方 面的研究及现场技 术管理工作。Ｅ ｍａ ：ｗ ｎ ＠ｅｉａｏ － ｉ ｌ ｅ ｇ ｈｎｃ￣． ｌｉ
作面煤层埋藏较浅 ， 最浅处为 １０ｍ左右 ， ０ 且地表为 原 始 地貌 ， 部 存在 ８个 小煤 窑 老采 空 区 ， 成 地表 上 造 向工 作 面漏风 复杂 ， 常 规 工 作 面 相 比采 空 区 自然 与
发 火 的规 律 有 所 不 同 。采 空 区 自燃 “ 带 ” 论 三 理
５ ， 热带 （ 大于 １ ％ ” ％ 散 Ｏ） ８ 的标 准 划 分 采 空 区 自 燃 “ 带 ” 。因此 ， 三 只要 测 得 采 空 区 （ ， 的 分 布 Ｏ） 特征 ， 即可 得 到采空 区 “ 三带 ” 的分 布规 律 。 １ １ 采空 区 ｏ： ． 浓度 的观 测 方法
－ ｄ＃
４２０ｍ， 作 面平 均 煤 厚 ７ ３ 最 厚 达 １． ０ 工 ．３ｍ， ６ ８ｍ， 是一 个 大型综 放 工 作 面 ； 工 作 面 开 采 煤 层 为容 易 该 白燃 煤层 ， 尘 具 有 爆 炸倾 向性 。４ ０ 煤 １６工作 面采 用 负压 通 风 ， 风 量 在 １４０ｍ ／ ｉ 右 。同 时该 工 配 ５ ｍｎ左
873综放面采空区自燃发火_三带_的划分及模拟分析
873综放面采空区自燃发火“三带”的划分及模拟分析收稿日期:2009-11-23;修订日期:2010-04-23作者简介:裴晓东（1981-），男，江苏徐州人，工学硕士，讲师，现从事安全技术及工程方面的科研与教学工作，已公开发表论文数篇,E-mail ：peixd119@ 。
裴晓东（中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116）摘要:根据朱仙庄煤矿873综放面采空区温度和气体成分的现场实测结果，利用氧气体积分数法划分出873综放面采空区自燃发火“三带”的分布范围。
同时，介绍了自编的煤矿采空区自燃发火“三带”模拟软件，并利用该软件对873综放面采空区自燃发火“三带”进行了计算机模拟分析，根据两条风速等值线绘制了采空区自燃发火“三带”分布图。
模拟结果与实测结果相吻合，表明该软件具有一定的实用性。
最后还分析了各相关因素对采空区自燃发火“三带”范围的影响情况。
关键词:综放工作面；采空区；自燃三带；计算机模拟中图分类号:TD75文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）07-0074-04Partition and Simulation of Spontaneous CombustionThree-zone in Goaf at NO.873Fully-MechanizedFace with Caving of Roof CoalPEI Xiao-dong（School of Safety Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China ）Abstract:According to the autoptical results of the temperature and air ingredients in goaf at NO.873fully-mechanized face with caving of roof coal in Zhuxianzhuang Coal Mine,then the spontaneous combustion three-zone in goaf on NO.873fully-mechanized with caving of roof coal face was partitioned by the oxygen concentration method.At the same time,it is introduced that the simulation software for determining the spontaneous combustion three-zone in goaf which has been developed by the author,and it is used to simulate the spontaneous combustion three-zone in goaf at NO.873fully-mechanized face with caving of roof coal,the chart of the spontaneous combustion three-zone was drawn on the basis of the two air velocity isograms,the simulation results are the same as the metrical results.Finally,the influence of some respect factors to the location of the spontaneous combustion three-zone is analyzed.Key words:fully -mechanized coal face with caving of roof coal;goaf;spontaneous combustion three-zone;computer simulation0前言综采放顶煤作为一种高产、高效技术在国内各大矿井普遍采用，但它在大幅度提高煤炭生产效率及产量的同时，在采空区遗留下了大量浮煤，加之推进速度不合理、对采空区可能的自燃区域了解不清等原因，使得自燃发火问题变得更加严重。
《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》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题逐渐成为煤炭工业安全生产的重大隐患之一。
西北地区因其独特的地质条件和气候环境，使得侏罗纪煤层采空区自然发火现象尤为突出。
因此，深入探讨和研究这一区域的煤层采空区自然发火规律，对预防和控制煤炭自燃、保障煤矿安全生产具有重要意义。
本文通过数值模拟方法，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律进行了系统研究。
二、研究区域及地质背景西北地区是中国煤炭资源的主要产区之一，侏罗纪煤层作为该地区的重要煤层，其采空区的自然发火问题备受关注。
该地区地质条件复杂，煤层赋存条件多变，加之干燥的气候条件，使得采空区自然发火的风险显著增加。
三、数值模拟方法及模型建立本研究采用数值模拟方法，通过建立三维地质模型和煤层采空区模型，运用流体动力学、热传导学等相关理论，对采空区自然发火过程进行模拟。
模型中考虑了煤层厚度、地质构造、气候条件等因素对自然发火的影响。
四、模拟结果与分析1. 温度场分布规律：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中心及周边煤壁附近。
随着时间推移，高温区域逐渐扩大，温度逐渐升高。
2. 氧气浓度变化规律：采空区内氧气浓度随着煤的氧化逐渐降低，中心区域氧气浓度最低。
氧气的消耗和扩散对煤的自燃过程起着重要作用。
3. 自燃风险评估：根据模拟结果，评估了不同时间和不同位置的煤层自燃风险。
结果表明，采空区中心及周边煤壁附近的自燃风险最高。
4. 影响因分析：地质条件、气候条件、煤层厚度等因素对采空区自然发火有着显著影响。
其中，地质构造复杂区域和厚煤层区域的自燃风险更高。
五、结论与建议本研究通过数值模拟方法，揭示了西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律和特点。
结果表明，采空区内温度分布不均，自燃风险主要集中在采空区中心及周边煤壁附近；地质条件、气候条件和煤层厚度等因素对自然发火有着重要影响。
为预防和控制采空区自然发火，提出以下建议：1. 加强采空区的监测与预警，及时发现高温区域和自燃风险点。
《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，揭示了采空区自然发火的机理及影响因素，为预防和控制煤层采空区自然发火提供了理论依据和指导建议。
一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区的安全问题日益凸显。
特别是西北地区，因其独特的地理环境和气候条件，侏罗纪煤层采空区的自然发火现象频繁发生，给煤矿安全生产带来了严重威胁。
因此，研究采空区自然发火的规律，对于预防和控制火灾、保障煤矿安全生产具有重要意义。
二、研究区域与方法本研究选取西北地区典型侏罗纪煤层采空区作为研究对象，利用数值模拟的方法，对采空区的自然发火规律进行研究。
数值模拟采用流体动力学软件，建立采空区的三维模型，设置合理的边界条件和初始参数，对采空区内的温度场、氧气浓度场及气体流动规律进行模拟分析。
三、模拟结果与分析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，高温区域不断扩大，温度逐渐升高，达到煤的燃点时便会发生自然发火。
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。
高氧气浓度区域与低氧气浓度区域交界处，由于氧化反应的进行，容易产生局部高温，从而引发自然发火。
3. 气体流动规律：采空区内气体流动受到多种因素影响，包括通风条件、煤层结构等。
气体流动不畅的区域，氧气供应不足，但同时热量难以散发，也容易发生自然发火。
4. 影响自然发火的主要因素：除了上述的温度、氧气浓度和气体流动外，煤的含水量、瓦斯浓度、地质构造等因素也会影响自然发火的概率和程度。
四、自然发火机理及影响因素探讨通过对模拟结果的分析，我们认为采空区自然发火的机理主要是由于煤层内部的氧化反应和热量的积聚。
在氧气供应充足、热量难以散发的条件下，煤层发生自燃。
三带数值模拟报告0502
5 1121(3)采空区“三带”数值模拟采空区自然发火防治的首要技术前提是要搞清采空区自燃“三带”的分布范围，它是采空区注氮、堵漏风等技术措施的主要技术依据。
因此采空区“三带”的划分显得尤为重要。
5. 1 1121(3)工作面概况1121(3)工作面位于东一采区13-1煤层第二块段，煤层呈块状及粉末状，煤层产状变化较大，煤层倾向40°左右，倾角13～42°，煤厚3.0～6.0m，平均煤厚4.4m。
工作面平均长130m，宽5.25～6.05m，高3.2～4.0m。
上风巷标高：-448.0m，下顺槽标高：-566.0m。
工作面顶、底板岩性如表5-1所示。
该工作面南侧有1111（3）工作面，与1111（3）工作面下顺槽留设10m煤柱，与1121（1）工作面相邻，高差均在80～100m左右。
其中1111（3）已回采完毕，1121（1）正在回采。
工作面采用区内后退走向长壁式，一次采全高综合机械化采煤法，平均推进速度为93m/月。
根据《精查地质报告》，本矿井恒温带深度为30m，温度16.8℃，地温梯度2.3℃/100m。
工作面实际温度在26～30℃。
工作面实际供风量为1800 m3/min。
该煤层具有自然发火性，自然发火期3～6个月。
瓦斯相对涌出量为 2.52m³/t，绝对瓦斯涌出量为8.84m³/min，矿压为21-24mpa。
表5-1 工作面顶、底板岩性5. 2 采空区“三带”划分指标工作面正常生产时，采空区自燃“三带”处于一个动态的稳定状态。
采空区自燃“三带”主要指散热带、氧化带和窒息带。
散热带内由于冒落不充分，漏风流较大，采空区遗煤气化产生的热量不能积聚，一般不会发生自然发火。
氧化带体积分数又能满足氧化需求，因此最内漏风风速适当，具有热量积聚的条件，O2体积分数往往难以满足氧化容易发生自然发火。
窒息带内由于漏风难以到达，O2需求，一般也不会发生自然发火。
“三带”是客观存在的，但如何划分具有一定的困难。
采空区自然发火_三带_划分的数值模拟
（8）
250 数值解
200
150
100 L =111m
50
0 0 1 2 34 5 6 7 8 γ0 / 10－２ mol m－２ h－１
图 6 γ0 与 Lm 的关系 Fig.6 relationship between γ0 and Lm
东滩煤矿 4302 综放面，式(7)的回归系数为 a1=127、a2=116.786、λ=0.001 64（相关系数为 0.996 44）。工作面日进度 3 m，由(6)式得 L*m=111 m，Q*=1 212 m3/min；当 Q=900 m3/min 时，得 Lm=100.3 m， 满足式（8）的条件要求，尚不构成自然发火的危险。
（5）
其中 i 为反求取样观测点；ci 为对应 i 上计算氧浓
度值，mol/m3；c’i 为取样观测点上空气中氧气浓度， mol/m3；ωi 为；s 为反求取样观测点数。
取东滩煤矿原 4302 综放工作面为算例，工作
面长度为 200 m，采放总厚度 5.8～8.8 m，工作面 供风量 Q=1 200 m3/min，最短自然发火期为 37 天。
第5期
李宗翔等：采空区自然发火“三带”划分的数值模拟
547
Lm / m Lm / m
120 数值解
100
80
Lm=127-116.786e-0.00164Q
60
相关系数 0.9964
40
20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Q / 10２ m３ min－１
图 5 Q 与 Lｍ 的关系 Fig.5 relationship between Q and Lm
关键词：采空区；氧浓度分布；自然发火；迎风有限元
153302工作面采空区自燃“三带”分布研究
严重、 瓦斯涌出量大等诸多 因素导致通风管理和采 空 区 防灭火工 作 难 度加 大 。 因此 ， 为 了提 高 综采 工 作 面生产 的安 全性 ， 减 少 由于 自然发 火 所 造 成 的损 失， 有必要 开展 对采 空 区 自燃 “ 三带 ” 的研 究 。
２ ． １ 工 作面概 况
古 书院矿 为瓦斯 矿 井 ， 主采 １ ５ 煤， 煤层厚 ０ ． ８ １
～
３ ． ５ ６ ｍ， 平均为 １ ． ９ ８ １ １ １ 。根 据 ２ ０ １ ２年 山西 省 煤 自燃 等 级 为 Ⅱ级 。ｌ ５ 煤 综 采工 作 面 采
图 １ 采空区 自燃“ 三带” 划分
为矿 井制定 内因火 灾防治措施 提供 理论依 据 。
关 键词
采空区 自燃 “ 三 带” 数 值模拟
煤 炭 自燃 是 矿 井 的主 要 自然灾 害 之 一 ， 我 国矿
（ １ ） 散热 带 ： 采 空 区散 热 带 是 指 在 某 一 定 温 度 下， 虽 然有 足够 的氧 浓 度 ， 煤体 能 得 以充分 的放 热 ， 但 氧 化生成 的热量 被 及 时 带走 ， 使 产 生 的热量 小 于
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ４ ０
现
代
矿 业
总 第５ ４ ０期 ２ ０ １ ４ 年 ４月 第 ４期
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ． ２ ０１ ４
Ｍ ０ＤＥＲＮ ＭＩ ＮＩ ＮＧ
１ ５ ３ ３ ０ ２工作 面 采 空 区 自燃 “ 三带 ” 分布 研 究
郑 跃 兵
（ 山西晋城 煤业 集 团古书 院矿 ）
红庙矿综放工作面采空区自燃“三带”研究
学位论文作者签名：____________ 导师签名：_____________
年 月 日 年 月 日
硕 士 学 位 论 文
作者姓名
郭梁辉
指导教师
周西华教授
申请学位
工学硕士学位
学科专业
安全技术及工程
研究方向
矿井火灾防治理论与技术
致 谢
本文是在周西华老师的指导下完成，在研究生学习生涯中我从周老师那里学习到了很多专业知识，比知识更重要的是学到了做人做学问的态度。所以首先要感谢培养教育我的周老师。
特别感谢课题组的齐庆杰老师、洪林老师、师兄徐显伟和胡楠。在数值模拟方面得到了李宗翔老师的帮助，在此表示感谢。
感谢我的师兄弟：孟乐、赵建元、许亚优、杨雨和张宇，他们在我论文研究时给予我很大帮助。
还要感谢平庄煤业红庙矿的各位工程技术人员，有了他们的帮助这个课题才能顺利进行。
感谢辽宁工程技术大学安全科学与工程学院的领导和老师。
硕士学位论文
作者姓名
郭梁辉
指导教师
周西华教授
学科专业
安全技术及工程
二〇一二年十二月学位论文书脊 ຫໍສະໝຸດ 式：关于论文使用授权的说明
本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。
感谢在我攻读硕士学位期间给予热情帮助和指导的各位专家、学者、老师和朋友们。
感谢辽宁工程技术大学研究生学院的领导和老师们付出的辛勤劳动。
感谢本文所引用资料、图片、文献、研究思想和设想的所有作者们。
《察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究》范文
《察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究》篇一摘要：本文针对察哈素3号煤层采空区自燃机理进行深入探究，并通过科学方法监测了采空区“三带”（散热带、自燃带和窒息带）的分布特征。
本文首先介绍了采空区自燃的背景和重要性，随后详细阐述了采空区自燃的机理，并基于实地监测数据，对“三带”的分布及影响因素进行了深入分析。
本文的研究成果对于预防和控制煤矿火灾、保障矿工生命安全具有重要意义。
一、引言随着煤炭资源的开采深度和广度不断增加，采空区的安全问题日益突出。
其中，采空区自燃是煤矿安全生产中的重大隐患之一。
察哈素3号煤层作为重要的煤炭资源储藏区，其采空区自燃问题亟待解决。
因此，研究察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测，对于预防和控制煤矿火灾、保障矿工生命安全具有重要意义。
二、采空区自燃机理采空区自燃是由于煤炭氧化放热、热量积聚和温度升高而引起的。
在察哈素3号煤层中，煤炭具有较高的硫分和挥发分，这些都为煤炭氧化提供了有利条件。
此外，由于开采过程中的不规则性和不完整性，采空区内往往存在大量的空洞和裂隙，为空气流通和氧气供应提供了通道。
当氧气与煤炭接触时，会引发煤炭的氧化反应，产生热量。
随着热量的不断积累，当达到煤炭的着火点时，便会引起自燃。
三、“三带”监测研究为了更好地掌握采空区自燃的规律和特点，本文采用了“三带”监测方法。
即通过实地监测，对采空区的散热带、自燃带和窒息带进行划分和监测。
1. 散热带：散热带是采空区内温度较低、氧气供应充足的区域。
通过对该区域的监测，可以了解采空区的通风状况和氧气分布情况，为制定合理的通风方案提供依据。
2. 自燃带：自燃带是采空区内温度较高、煤炭氧化反应剧烈的区域。
通过对该区域的监测，可以及时发现自燃隐患，采取有效的防灭火措施，防止火灾事故的发生。
3. 窒息带：窒息带是采空区内氧气含量较低、煤炭氧化反应受到抑制的区域。
虽然该区域不易发生自燃，但仍然需要关注其变化情况，以防止因通风不畅导致的其他安全隐患。
双指标划分采空区自燃三带的数值模拟
采空区内氧浓度随时间变化由 3 部分组成： 由 于气体对流带入的 O2 ， 由于气体扩散带入的 O2 ， 由 于遗煤的氧化而消耗掉的 O2 。因此， 氧浓度平衡控 制方程
［4 ］
可以表达为式（ 3 ） ：
2
（ ερc） （ ερcu） （ ερcv） c = －〔 + 〕+ ερD 〔 2 + t x y x c －r 2〕 y 式中 r— — —单位体积浮煤的 O2 消耗速率； c— — —O2 的质量浓度； — —采空区多孔介质孔隙率； ε— D— — —采空区 O2 的扩散系数。 式（ 3 ） 中， 左边 1 项表示采空区内 O2 浓度随时 右边的 3 项依次表示由于对流、 扩散导致 间变化量， 的氧浓度变化量和由于遗煤的氧化而使氧浓度减少 的量。 1． 4 1． 4． 1 采空区边界条件的设置 采空区多孔介质的边界条件
试验·研究
指标划分散热带和氧化带分界。 2． 2 氧气浓度划分氧化带与窒息带边界 氧浓度指标划分“三带 ” 在现场工作中容易实 ， 现 这种方法在现场实测中常用。 一般认为氧气浓 而自燃带与窒息带的氧气 度 ＞ 18% 为散热带范围， 浓度指标由于煤的变质程度和赋存环境不同有所差 异， 一般在 5% ～ 10% 范围取值。 这里按氧气浓度 ＜ 5% 为指标划分氧化带与窒息带的界限 。 2． 3 温度指标的适用性分析 除了上述Байду номын сангаас2 个指标以外， 有的学者也提出了将
（ 6）
通过上述内容可以看出， 模拟采空区多孔介质 条件的关键是确定采空区渗透率， 而这个参数又和 采空区平均粒子直径和孔隙率有关， 孔隙率又可以 通过采空区岩石碎胀系数得到。 因此， 模拟采空区 内风流流动， 主要任务就是通过实测或经验计算得 出采空区内遗煤和冒落矸石的平均粒子直径和岩石 碎胀系数。 1． 4． 2 采空区内瓦斯涌出的边界条件 对于采空区内靠近工作面区域由于冒落时间 短， 遗煤中瓦斯还未完全释放完毕， 可将瓦斯释放视 计算时采空区域内初始条件设 为采动后连续释放， 置瓦斯释放源项； 而对于采空区后部压实区域， 遗煤 冒落时间较长， 赋存瓦斯已基本上释放完毕， 构建模 型时可设置采空区后部压实区域瓦斯浓度为 100% 或为实测到一定浓度值。 1． 4． 3 工作面通风量的边界条件 根据对采空区二维空间的假设条件， 在数值模 拟时， 一般设置进风巷为确定风速条件 ， 回风巷为自 由压力出口条件， 风流从进风巷进入采空区多孔介 质， 从回风巷出口自由释放。 2 2． 1 “三带” 采空区自燃 划分指标适用性分析 风速划分散热带与氧化带边界
采空区自燃“三带”分布数值模拟研究
ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ Ｆ Ｌ ＵＥ ＮＴ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ｒｅ ａ ｗ ａ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ
２ ０ １ ３年第 １ １ 期
ｄｏ ｉ ：１ ０．１ １ ７ ９９ ／ｃ ｅ ２ ０１ ３ １ １ ０１ ９
煤
炭
工
程
采 空 区 自燃 “ 三 带 ” 分 布 数值 模 拟 研 究
轩建 军
（ 中 国平煤神马集 团 十一 矿 ，河南 平顶山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ ）
ห้องสมุดไป่ตู้
摘
要 ：根据 现 场 实际情 况 实测 的部 分 已知 参 数 （ 风 量 、风 压及 采 空 区尺 寸 大 小等 ） ，利 用
ｔ ｈ ｅ ｇ ｏ ａ ｆ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｌ ｕ ｔ ｓ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ａ（ ｔ ｈ ｅ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
综采工作面采空区自燃“三带”及防灭火措施研究
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DOI:１０
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采空区自然发火“三带”的数值模拟研究王浩1魏威2（1、江苏省徐州机电工程高等职业学校，江苏徐州2210112、江苏徐州矿务集团生产技术部，江苏徐州221001）划分“三带”有三种标准，即以采空区内的漏风强度、氧气浓度和温度分布来划分。
本文研究某矿2324工作面采空区温度的变化规律，不宜作为划分“三带”的指标，因此结合前两项指标，利用数值计算方法研究采空区遗煤漏风状态和氧气浓度分布，分析采空区自然发火的危险性，从而为制定采空区防灭火技术措施提供理论依据。
1工作面概况及相关参数1.12324工作面概况2324面位于-700m水平西二采区，开采煤层为下石盒子组3煤，为易燃煤层，自然发火期为3个月，最短时间只有46天，地面标高+32.1m，工作面标高-574~-625m。
该面四周均为采空区，上部为2122面采空区，下部为13202面采空区，西部为2123面采空区，东部为1121面采空区。
其中，13202面在收作期间采空区出现高浓度CO。
2324工作面走向长530m，倾向长136m，煤层总厚0.1~3m，倾角8°，回采方式为高档普采。
1.22324工作面通风参数按工作面倾向长度，平均间隔布置若干测点，每个测点埋设两个温度传感器和一根束管，并沿工作面倾斜及材料道布置一趟Ф50mm钢管，将温度引线和取样束管放置于钢管内，测温取样测点布置系统图，如图1所示。
对2324工作面通风参数测定结果如表1所示。
图1测温取样测点布置系统图试验测得：进风道绝对压力：1065.3hPa，温度22.3℃，相对湿度55%，标高-606.7m，出口道绝对压力：1063.5hPa，温度24.6℃，相对湿度55%，标高-589.3m。
表12324工作面通风参数测定结果1.3采空区数值计算基本物性参数取值数值计算中的主要参数取值如表2所示。
表2数值计算中各主要参数取值表1.4该矿采空区松散煤体孔隙率的取值孔隙率是决定采空区漏风风流运动的重要参数，它直接关系到采空区渗流流场中气体的渗流强度。
另一方面，孔隙率会影响到煤体的传热性能，因此对煤的自然发火过程影响极大。
采空区空隙系数较难确定，一般采用物理相似材料模拟试验来确定。
采空区内平均空隙率在各区一般不同，由该矿采空区岩层调查资料取值如图2所示。
2工作面采空区自然发火的数值模拟2.1概述编制数值计算程序可以以多种程序语言来实现，诸如FORTRA N、C、C++等。
而目前流行的工具语言MATLAB，内含丰富的函数库和工具箱可以利用，避免了使用传统的编程语言一切要从零开始的困境。
因发火的数值模拟计算。
为了研究方便，忽略垂直于工作面方向的流场变化，将整个采空区风流场看成二维渗流问题，研究图1所示的采空区域内（工作面长110m，采空区走向长400m）的风流流动规律。
利用有限元技术将渗流区域分成一系列的三角形单元，网格划分图如图2所示，其中三角形单元数5632个、节点数2921个。
由于采空区距工作面120m处以后，基本都处于窒息带，因此本文重点研究0~120m范围内的三带情况。
图3采空区模拟区域单元剖分图2.2数值计算结果及“三带”划分根据实际测量，2324工作面风量为487m3/min，两端压差为34.8Pa。
利用有限元数值计算结果如图3和图4，分别为采空区在正常风量下漏风流线和等速线图，根据目前国内采用的确定“三带”范围的风速界限0.1~0.24m/min，得出2324工作面的可能自燃带的范围如图阴影部分所示。
可见可能自燃带的范围：沿采空区中心线宽50m，起自距工作面10m处；沿采空区两侧宽42m，起自工作面18m处。
此结果和由现场测试的结果基本吻合。
图4采空区漏风流场流线图图5采空区内漏风等速线图2.3采空区内氧气浓度分布规律计算条件：初始氧浓度为新鲜空气中氧的摩尔浓度（体积浓度为21%）9.375mol/m3。
新鲜气流温度为23℃，相应的松散煤体耗氧速度V0(T)为0.68mol/（m3.h）。
工作面边界取第一类边界，采空区其余边界取第二类边界。
计算结果如图5所示。
由图中可见，氧气浓度从进风侧向回风侧逐渐减小，其原因主要为漏风流中氧气逐渐和采空区遗煤结合，发生氧化反应所致。
2.4工作面风量对“三带”的影响受工作面风量的影响，当风量发生变化时，自燃带的范围也随之变摘要：本文利用有限元方法对某矿2324工作面采空区自然发火“三带”进行数值模拟研究，得出采空区三带范围，从而为制定采空区防灭火技术措施提供理论依据。
关键词：采空区；自然发火“三带”；数值模拟测点编号风量（m3/min）测点编号风量（m3/min）1 4802 4633 4284 3915 3526 4367 47327--隧道长时间涌水，并且涌水量较大不仅会影响隧道施工进度和安全，严重的还会造成区域地下水失衡，破坏地下水资源，从而影响周边居民饮水等。
因此，查明隧道附近地下水的空间分布范围、动态特征等情况是指导隧道安全合理施工的重点和难点。
大地电磁法和瞬变电磁法均是对地下水体很敏感的物理探测方法，两者相结合能、相互对比，能更准确地反演地下水体，从而较精确的确定地下水体情况。
本文为应用大地电磁方法和瞬变电磁法在复杂电磁环境下开展地下水体特征探测工作积累了宝贵的经验。
1方法简介大地电磁测法（MT ）是利用天然场源获取地体数据，从而探测地下信息的方法[1]，其测量的是大地中电磁场产生的电分量。
其理论基础是Maxwell 方程[2]。
它的场源为交变电磁场，在距离场源较远的地方，大地电磁场可视为垂直于地面入射的平面波。
该设备轻便、操作简单，其接收频率广泛，接收频率越低，测深越深。
瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods ）或称时间域电磁法（Time domain Electromagnetic Methods ），简写为TEM ，一种时间域电磁法[3-8]。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为：通过地面布设的线圈，向地下发射一个脉冲磁场（一次场），在一次场磁力线的作用下，地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后，涡流并没有同步消失，它有一个缓慢的衰减过程，在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场，即可了解地下介质的电性分布。
本次工程物探找水工作共采用了两种物探方法，即大地电磁法和瞬变电磁法。
其中大地电磁法共敷设测线12条，测点752个；敷设瞬变电磁测深剖面2条，点距3m 。
利用综合物探方法进行地下水的勘探，主要是为了相互验证异常的可靠性，便于勘探成果的综合分析与解释，提高勘探的准确性。
2工程概况隧道斜穿北北东向山体，隧道区段内主要为碳酸盐岩地层，少量碎屑岩及岩浆岩层，岩溶洼地，落水洞，漏斗发育广泛。
该区地层出露主要为第四系全新统、更新统、石炭系下统大塘阶石磴子段、测水段、泥盆系上统锡矿山组上段和下段，并在北部有一条稳定的花岗岩脉侵入。
隧道区地层主要由泥盆系与石炭系厚层状灰岩组成，南部山地灰岩多裸露，溶洞、溶蚀裂隙、岩溶洼地发育；中部盆地落水洞、岩溶洼地、岩溶泉点分布广泛。
地下水主要通过南部山地灰岩中溶蚀裂隙、层间裂隙，其次是隧道中部三个相对低洼岩溶盆地中的岩溶洼地、落水洞直接渗入，以及覆盖层残积土中孔隙水的缓慢渗透，沿灰岩中近平行岩层走向的岩溶裂隙通道及层间溶蚀裂隙径流。
隧道施工受区域性构造的影响，场地内断裂、褶皱构造较为明显。
区内断裂相互连接构成了区内一个较复杂的含、导水系统。
该隧道施工过程中多点多次产生突泥突水，地下水长时间的大量由隧道流失，造成区域地下水位下降，浅层岩溶裂隙水断流以及隧道上方一定区域地面塌陷等环境地质灾害，致使隧道穿越区的下地下水疏干，导致附近自然村吃水困难，故急需开展水体预测，了解水体分布规律。
3数据采集与解译本次大地电磁法探测采用TR-2天然电场选频仪，共测量的十个频大地电磁法与瞬变电磁法综合物探在某隧道找水勘查中的应用宋漪（中南大学地球科学与信息物理学院勘基所硕士研究生，湖南长沙410083）摘要：大地电磁法和瞬变电磁法均是对水体较为敏感的探测方法。
通过现场大量大地电磁法和瞬变电磁法探测，划分了基岩分界面，分析了隧道附近含水地质体的分布规律，并通过水文钻孔加以验证，应用大地电磁方法和瞬变电磁法在复杂电磁环境下开展地下水体特征探测工作提供了一定依据。
关键词：地下水体；大地电磁法；瞬变电磁法化，其变化规律由数值计算结果整理如表3。
表3风量与“三带”变化关系根据以上数据绘出不同风量下自燃带区间的示意图，如图6所示，进行回归，得到回归方程为：进入自燃带的深度为：y 1=5E-06x 3-0.0058x 2+2.4544x-335.21R 2=0.9806进入窒息带的深度为：y 2=6E-06x 3-0.0069x 2+2.878x-362.43R 2=0.9756通过以上公式可计算出，不同风量下自燃带的范围。
从以上数值模拟结果可见，当采空区工作面风量增加，内部漏风相应增大，自燃带范围增加。
3结果及分析通过以上研究得出该矿2324工作面采空区自燃规律，并形成了以下结论：（1）采空区自然发火是个多因素综合作用的结果，主要取决于煤自身的氧化放热性能、供氧条件及蓄热环境。
其发火模型要综合考虑松散煤体漏风状况和氧气浓度状态，是二者耦合作用的非线性方程组。
（2）采空区渗透风流流速较低。
而且在采空区内部分布不均，在采空区渗流入口和出口处较大，而在中部区域相对较小。
（3）在正常风量下，2324工作面的可能自燃带的范围：沿采空区中心线宽50m ，起自距工作面10m 处；沿采空区两侧宽42m ，起自工作面18m 处。
此结果和由现场测试的结果基本相吻合。
（4）氧气浓度从进风侧向回风侧逐渐减小，其原因主要为漏风流中氧气逐渐和采空区遗煤结合，发生氧化反应所致。
（5）当工作面风量发生变化时，自燃带范围也发生变化。
采空区工作面风量增加，自燃带范围扩大。
因此在保证人员、设备、稀释瓦斯的前提下，降低工作面的风量可以减少向采空区的漏风，缩小自燃带范围。
作者简介院王浩（1977.6-）男，陕西乾县人，讲师，硕士，2000年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现就职于江苏省徐州机电工程高等职业学校。
通风量 /m 3/min 0.24m/min 风速线 距工作面距离/m 0.1m/min 风速线 距工作面距离/m自燃带宽度/m 325 8 40 32360 11 43 32395 14 50 36435 16 55 39460 17 57 40487 18 60 42510 23 70 47图6采空区内氧气浓度分布图28--采空区自然发火“三带”的数值模拟研究作者：王浩， 魏威作者单位：王浩(江苏省徐州机电工程高等职业学校,江苏 徐州 221011)， 魏威(江苏徐州矿务集团生产技术部,江苏 徐州 221001)刊名：科技创新与应用英文刊名：Technology Innovation and Application年，卷(期)：2012(34)引用本文格式：王浩.魏威采空区自然发火“三带”的数值模拟研究[期刊论文]-科技创新与应用 2012(34)。