【摘要】：地下煤火是由于煤的低溫氧化特性產(chǎn)生的嚴(yán)重自然災(zāi)害。由于人類活動(dòng)和自然環(huán)境等因素,地下煤火問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重,已經(jīng)成為一種浪費(fèi)資源、污染環(huán)境并危及人員安全的全球性災(zāi)害。對(duì)地下煤火在地質(zhì)系統(tǒng)中的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行深入的研究,對(duì)煤火的監(jiān)測(cè)、治理具有重要的指導(dǎo)意義�，F(xiàn)有研究中缺乏實(shí)驗(yàn)室尺度煤體在貧氧條件下的低溫氧化過(guò)程的研究,本文針對(duì)此不足,采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法,對(duì)蓋層下煤體低溫氧化至自燃過(guò)程進(jìn)行了研究。使用開(kāi)有線狀孔洞的氧化鋁泡沫陶瓷作為蓋層,模擬地下煤火系統(tǒng)中的上覆巖層和裂隙,在無(wú)強(qiáng)制通風(fēng)條件下,利用電加熱板對(duì)煤層進(jìn)行加熱,研究了煤體和蓋層的溫升特性及逸散煙氣等特性。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent,分析了煤氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、熱平衡和非熱平衡模型對(duì)于模型準(zhǔn)確性的影響,研究了煤體中水分含量、蓋層導(dǎo)熱系數(shù)和裂隙尺寸對(duì)煤低溫氧化階段產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明:煤體升溫過(guò)程中由于水分的影響,經(jīng)過(guò)初始短暫的升溫后,將處于一段較長(zhǎng)時(shí)間的溫度穩(wěn)定期,然后再進(jìn)入溫度快速上升期,同時(shí),煤體的氧化將造成表層孔隙增大,促進(jìn)下層煤體的氧化反應(yīng);蓋層表面溫度隨時(shí)間的變化與煤溫隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致,且隨煤溫的升高先快速上升,達(dá)到一定溫度后,溫升速率降低,溫度變化緩慢;煤低溫氧化階段前期,CO濃度、CO/CO_2值都較小,隨著煤體溫度的增加,煤氧反應(yīng)加劇,氧氣供應(yīng)不足,CO濃度、CO/CO_2值將增大;在煤低溫氧化階段,隨著煤體中含水量的增加,煤體在溫升階段處于溫度平穩(wěn)期的時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng);蓋層導(dǎo)熱系數(shù)減小,煤體在快速氧化階段溫升速率會(huì)更大;蓋層裂隙的尺寸越小,煤層氧化反應(yīng)的劇烈程度和反應(yīng)放熱顯著區(qū)域越小。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD752.2
【圖文】：

世界范圍內(nèi)的煤火實(shí)測(cè)Figure1-1Coalfireexamplesintheworld

圖 1-2 中國(guó)煤田火災(zāi)和煤礦火災(zāi)分布圖[2]Figure 1-2 Distribution of coalfield fires and coal mine fires in China[2顯示[2]，新疆、內(nèi)蒙古、青海等七個(gè)產(chǎn)煤大�。ㄗ灾螀^(qū)） 個(gè)，火災(zāi)面積超過(guò) 720 km2，其中新疆的煤田火災(zāi)面積為

圖 1-3 新疆地區(qū)煤火分布圖 (2009)[15]Figure 1-3 Distribution of coal fires in Xinjiang region (2009)[15]

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760131