為使綜采工作面采空區(qū)注氮技術在曙光煤礦取得良好的防滅火效果,以1226工作面為背景,根據(jù)采空區(qū)自燃"三帶"的分布規(guī)律確定注氮孔的合理位置,利用FLUENT軟件模擬采空區(qū)氧濃度分布規(guī)律,分析不同注氮量對于采空區(qū)自燃"三帶"的影響,確定1226工作面最佳注氮量為20 m³/min。研究成果對于指導采空區(qū)自然發(fā)火的防治具有重要意義。 

【文章來源】：煤. 2020,29(08)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

三維數(shù)值模型示意

進行注氮量模擬分析時需首先確定注氮孔的位置。注氮孔的位置對于防滅火的效果非常關鍵,主要需要確定注氮孔與工作面的垂直距離,注氮孔距離工作面過近時,將導致大量氮氣擴散至工作面,隨著工作面風流排出,無法起到稀釋采空區(qū)氧氣濃度的作用,造成資源大量浪費;注氮孔深入采空區(qū)過深時,氮氣大多注入窒息帶,同樣造成資源浪費。根據(jù)1226工作面現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)得到采空區(qū)三帶范圍為:回風巷側(cè)散熱帶:0～25 m,氧化帶:25～45 m,窒息帶:45 m以上;進風巷側(cè)散熱帶0～55 m,氧化帶:55～90 m,窒息帶:90 m以上,結(jié)合采空區(qū)注氮防滅火的原理,設計注氮孔位于進風巷一側(cè),深入采空區(qū)70 m,與進風巷水平距離為20 m,注氮孔距底板2 m,模型網(wǎng)格劃分如圖2所示。注氮量是最重要的注氮參數(shù),直接決定著注氮效果。注氮量太小因達不到惰化采空區(qū)氣體的目的而起不到防火的作用,注氮量太大造成經(jīng)濟上的浪費。注氮量主要取決于被注地點的氧化空間大小、裂隙情況、漏風量大小以及氣體組分等[3-4]。按采空區(qū)氧化帶氧含量計算,實質(zhì)是將采空區(qū)氧化帶內(nèi)的原始氧含量降到防火惰化指標以下,計算公式為[3]:

通過式(3)計算可得,QN=1 056 m3/h=17.6 m3/min,為進一步確定1226工作面采空區(qū)最佳注氮量,結(jié)合理論計算結(jié)果,對注氮量分別為10 m3/min、15 m3/min、20 m3/min、25 m3/min條件下的注氮效果進行模擬分析,注氮口坐標為(X,Y,Z)=(70,20,2),得到不同注氮量條件下采空區(qū)氧氣濃度分布,如圖3所示。根據(jù)圖3所示的模擬結(jié)果,參考相關的研究成果[4-5],將采空區(qū)氧氣濃度低于5%的區(qū)域劃分為窒息帶,氧氣濃度為5%～18%的區(qū)域為氧化帶,氧氣濃度18%以上為散熱帶,依據(jù)“三帶”劃分情況,分別統(tǒng)計采空區(qū)靠近進風側(cè)、中部、靠近回風側(cè)散熱帶和氧化帶的寬度,整理得到三帶寬度隨著注氮量的變化規(guī)律如圖4所示。


本文編號：3234404