高位钻孔抽采对遗煤自燃影响的数值模拟分析

"高位钻孔抽采对遗煤自燃影响的数值模拟研究" 该研究针对煤矿开采中的一个重要问题——遗煤自燃，采用数值模拟方法进行了深入探讨。研究由王政和李宗翔共同完成，发表在《矿业安全与环保》期刊上，涉及的关键词包括多孔介质、瓦斯抽采、气体流动规律、自然发火和数值模拟。 在研究中，研究人员以段王煤矿150405工作面为实际案例，基于该采空区的具体尺寸，利用Gambit软件构建了一个煤层倾斜6°的三维物理模型。考虑到采空区垮落的非均匀性，他们采用了"O"形圈分布模型来描述垮落碎胀系数和孔隙度的分布，并且还考虑了重力因素的影响。通过封闭耗氧实验获取煤样的耗氧速率，以此设定煤体的非均匀耗氧源项，使得模型更贴近实际工况。 数值模拟的结果与实地测量数据进行了对比分析，以验证模型的可靠性和准确性。研究发现，增加瓦斯抽采流量会直接影响煤自燃的过程。随着抽采强度的增加，采空区内的最高瓦斯浓度降低，这有助于减少氧气的存在，从而抑制煤的氧化自燃。然而，自燃氧化带的宽度表现出区域差异性：在胶带巷一侧呈现出缩小的趋势，而在轨道巷一侧则有增大的趋势。这一现象表明，瓦斯抽采策略需要根据不同巷道的实际情况进行调整，以达到最佳的防灭火效果。 该研究的重要性在于，它提供了一种通过数值模拟来预测和控制遗煤自燃的新方法，对于优化矿井的瓦斯抽采策略、预防矿井火灾具有指导意义。同时，这种基于具体工况的数值模拟研究也为其他类似煤矿提供了参考，有助于提升矿井的安全水平。通过国家自然科学基金项目的资助，该研究在理论与实践上都取得了有价值的成果，为未来的矿井热动力灾害防治提供了新的思路和技术支持。