采空区注氮防灭火数值模拟与参数优化

"采空区开区注氮防灭火的数值模拟研究 (2004年)" 本文详细探讨了采空区开区注氮防灭火的数值模拟方法，以科学手段解决煤炭开采过程中可能出现的自燃火灾问题。作者采用迎风有限元法来求解气体渗流方程和氧气的渗流-消耗-弥散方程，这是解决此类问题的一种高效计算工具。通过这种方法，可以直观地展示注氮时采空区内的流态变化和氧浓度分布，有助于理解和优化防灭火策略。 研究表明，注氮能够显著改变采空区的漏风流态，有效地抑制工作面向采空区的漏风，减少氧气供应，从而降低火区的氧浓度，达到防火目的。具体来说，注氮在采空区的入风隅角处顺流进行，可使氮气更有效地沿着漏风方向移动，提高氮气的覆盖范围和灭火效果。 文中还揭示了注氮流量与氧浓度的关系，指出注氮流量与氧的活化浓度线位置大致呈反比，这意味着注氮量需精确控制，以确保既能有效降低火区氧浓度，又不会过度影响工作面的氧气水平。为了解决最佳注氮流量的确定问题，文章提供了一种基于数值模拟的方法，这为实际工程应用提供了科学依据。 关键词涵盖了采空区风流、氧浓度分布、注氮防火和参数确定，表明该研究不仅关注火区的物理过程，还涉及了实际操作中的参数选择问题。通过中图分类号和文献标识码，我们可以得知这是一篇关于采矿安全与防火技术的学术论文，对于矿山安全生产具有重要指导价值。 这篇2004年的研究为采空区防灭火提供了新的理论支持和计算方法，通过数值模拟优化了注氮防火策略，对防止煤炭开采中的火灾事故具有深远的实践意义。