擴散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程及其傳播模型的研究.pdf

1、煤層自燃火災是煤礦生產的重大自然災害之一，我國的煤礦煤層自燃火災事故十分嚴重。因此，針對煤層自燃火災進行擴散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程及其傳播模型的研究，對于進一步揭示煤層自燃的機理，防治和消除煤層自燃，保護煤炭資源和減小環(huán)境污染，保證礦井安全生產，提高煤的利用價值以及豐富陰燃理論和燃燒學科，都具有重要的理論與現(xiàn)實意義。
　　本文采用理論研究、實驗模擬及數(shù)值模擬相結合的綜合研究方法對其進行研究。
　　（1）從巷道風流規(guī)律、

2、化學反應規(guī)律、能量守恒方程、組份質量守恒方程及動量守恒方程等五方面對擴散條件下巷道中煤層陰燃傳播過程進行理論研究。得出了①當max l? l時，煤層陰燃將能穩(wěn)定的傳播；當max l? l時，煤層陰燃必將趨向熄滅；當l?0時，在條件適宜時就有可能轉化為焰火燃燒；②煤層陰燃熄滅、穩(wěn)定傳播可以近似的描述為升溫干燥、無氧熱解、炭氧化及熄滅4步化學反應模型；③探討了得出了擴散條件下巷道中煤層陰燃傳播遵循的能量守恒定律、組份質量守恒定律、動量守恒定

3、律及理想氣體狀態(tài)方程。
　　（2）利用擴散條件下巷道中煤層陰燃模擬實驗裝置進行模擬實驗，測定煤層陰燃過程的溫度、O2濃度以及CO濃度數(shù)據，使用JLFX100數(shù)據處理系統(tǒng)與MATLAB曲線擬合工具箱對其進行分析研究，得出了①煤層陰燃穩(wěn)定傳播時的溫度為240.6℃~369.0℃，其平均值為tm=314.3℃；O2濃度為6.1％~17.3%，其平均值為Am=13.6%；CO濃度為2899ppm~14624ppm，其平均值為Bm=8275

4、ppm；②煤層陰燃趨向熄滅時的溫度為227.3℃~287.8℃，其平均值為tp=262.5℃；O2濃度為6.9%~17.4%，其平均值為Ap=14.1%；CO濃度為2899ppm~9249ppm，其平均值為Bp=5353.3ppm。
　?。?）在巷道中煤層陰燃傳播試驗研究的基礎上，采用數(shù)值模擬軟件COMSOLMultiphysics對巷道中煤層陰燃傳播試驗進行數(shù)值模擬研究，得出了：巷道中煤層陰燃傳播時，溫度、O2濃度及CO濃度的數(shù)