华兴煤矿反风下采空区气体与温度分布的数值模拟分析

该篇论文《工作面反风时采空区场量分布变动的数值模拟》(2010年)主要针对华兴煤矿1318炮放面的实际工作场景，采用数值模拟方法深入研究了工作面反风过程中采空区流场内的气体分布和温度变化。作者李宗翔、贾进幸和周志林合作，探讨了反风操作对工作面内部气体，特别是氧气、一氧化碳(CO)和瓦斯(主要指甲烷)的流动和浓度的影响。 在反风操作下，数值模拟结果显示，工作面周围的气体分布发生了显著变化。原本的工作面上游区域由于通风改变，从高温区转变为冷却状态，而下游的低温区则逐渐吸收热量，成为新的高温区。这种温度场的反转使得采空区的温度上升过程重新回到一个较低的起点，从而在一定程度上延缓了自燃升温的风险。这对于矿井安全至关重要，因为高温和瓦斯积聚是引发自燃的主要因素。 具体到气体流量，论文指出反风后，CO气体的排放经历了一个复杂的过程：首先经历突降，接着是短暂的回升，然后进入缓慢衰减阶段，最后逐渐恢复并可能有所增加。相比之下，瓦斯涌出量在初期经历了大幅下降和反弹后，其后续增势并不明显。这表明通过埋管抽放技术，可以有效控制反风造成的有害气体浓度超过安全阈值，确保工作面环境的稳定。 此外，论文还提出了实施反风操作的必要条件，即在反风前必须确保采空区无明火存在，以避免因空气流动引发潜在的火灾风险。这篇论文通过实证分析和数值模拟，提供了宝贵的经验和理论依据，对于理解和优化矿井通风管理，预防自燃事故的发生具有重要的学术价值和实践指导意义。