非均质孔隙率采空区氧化升温规律四维动态模拟

周佩玲¹，张英华¹，黄志安¹，袁飞^2,3，高玉坤¹，王辉¹，孙倩¹

1. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室2. 北京科技大学冶金与生态工程学院3. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室

摘 要：运用Fluent动网格模型实现采空区的四维动态变化,并用用户自定义函数将煤低温氧化动力学机理及非均质孔隙率函数编入Fluent中,结合时间和空间,对U+L型通风系统采空区升温规律进行四维动态模拟研究.研究表明:非均质孔隙率四维动态模型能更真实地反应孔隙率的空间与时间变化,空间某一位置的孔隙率随时间呈负指数递减;工作面推进速度越大,采空区升温速率越小,推进速度为3.6 m·d-1时平均升温速率仅为推进速度为1.2 m·d-1时的1/5;然而,推进速度越大,高温点的深度越大,不利于自燃的预防;尾巷的存在使得温度场范围扩大,温度升高,CO主要从尾巷流出,尾巷释放的CO量是回风巷CO释放量的10倍.最后利用现场实测的数据对结果进行验证,表明模拟结果是正确可信的.

关键词：采空区;非均质孔隙率;煤燃烧;氧化升温;四维;动态模拟;