大采高综放工作面采空区自然发火‘三带’模拟与防治研究

"大采高综放工作面采空区自然发火‘三带’分析研究" 本文主要探讨了大采高综放工作面采空区自然发火的“三带”分布规律，针对煤炭自燃问题，进行了深入的理论与实践结合的研究。作者郭伟强通过对采空区气体浓度变化的监测，利用现代科技手段分析了自然发火的风险。 首先，为了掌握采空区气体浓度随工作面推进的变化，工作团队采取了预埋管路的方式进行气体抽样和分析。这一步骤至关重要，因为采空区的气体成分和浓度是判断自然发火可能性的关键指标。通过ORIGIN软件绘制和拟合气体浓度变化曲线，能够更清晰地了解采空区内的环境变化，为后续的分析提供数据支持。 接下来，运用ANSYS前处理软件GAMBIT进行三维建模、网格划分和边界条件设定，这些步骤是数值模拟的基础，目的是构建一个能反映实际工况的计算模型。GAMBIT的使用使得模型更精确，能够更好地反映采空区的复杂结构和气体流动特性。 然后，将建立的模型导入流体力学计算软件FLUENT进行计算，FLUENT软件擅长解决各种流体动力学问题，包括气流的流动和扩散。通过计算，得到了采空区底板氧气浓度分布云图，这有助于直观地理解氧气在采空区的分布情况，进一步分析氧气与煤炭接触的可能，因为氧气是煤炭自燃的重要触发因素。 文章指出，煤炭自燃经历一个渐进的过程，采空区遗煤自燃具有一定的规律性。通过分析“三带”（氧化带、过渡带和还原带）的分布，可以预测和控制煤炭自燃的风险。氧化带是氧气充足，煤炭氧化反应活跃的区域；过渡带则氧气逐渐减少，氧化反应减弱；还原带中，氧气几乎不存在，煤炭自燃的可能性降低。理解这三个带的动态变化，对于制定有效的防火措施至关重要。 在实际操作中，23107综放工作面的实例被用来验证理论分析。该工作面采用了走向长壁后退式的综合机械化低位放顶煤采煤法，采高和放煤比例的设计对采空区的形成和气体分布有直接影响。通过监控工作面推进速度，可以调整采煤策略，避免加速氧气向采空区的输送，从而减少自然发火的风险。 本研究通过先进的数据采集、建模和计算手段，揭示了大采高综放工作面采空区自然发火的“三带”分布规律，为矿井安全生产提供了科学依据和防灭火策略。这对于提高矿井的安全水平，预防和控制矿井火灾，保障矿工生命安全，以及实现煤炭资源的高效、安全开采具有重要意义。