[00969702]综放工作面采空区注氮防灭火技术研究

1.工作面采场的多流态多组分气体的风流场、浓度场的统一数学模型研究。该研究应用流体力学、渗流力学、传热传质学、煤化学、固体力学、场流理论等理论，采用布辛涅斯克小密度差近似，引入空度因子，采用双方程模型封闭紊流流动方程组。给出了工作面采场的多流态多组分气体的风流场、浓度场的统一数学模型。2.采空区自燃“三带”划分新方法研究。创新性地提出了采用临界风速和临界氧浓度为指标划分采空区自燃“三带”的新方法。指出“散热带”与“氧化自燃危险带”之间应以临界风速为指标、“氧化自燃危险带”与“窒息带”之间应以煤自然发火的临界氧浓度为主要指标划分。3.采空区孔隙率分布特性研究。首次采用照相法和计算机图像处理技术，研究了采空区孔隙率分布特性，得出了采空区孔隙率呈“簸箕”形分布的特点。4.煤自燃过程机理研究。在实验研究的基础上，运用煤化学方法，研究采空区遗煤自燃的热重曲线三阶段，氧化反应失重与耗氧和放热的关系，由失重曲线可求出自燃三阶段的活化能、指前因子，得出了反应机理函数，为采空区煤炭自燃的数值模拟提供了理论基础。5.采空区注氮防火实验及数值模拟和参数优化研究。对综放工作面防火现场试验数据进行了测试分析，得出了采空区的自燃危险带范围；并进行了数值模拟，优化确定了综放工作面采空区注氮防灭火的参数(注氮位置、注氮量)。应用范围：适用于有自然发火危险的矿井。技术特征：1.创新性地提出了采用临界风速和临界氧浓度为指标划分采空区自燃“三带”的新方法。2.首次采用照相法和计算机图像处理技术研究采空区孔隙率分布特性，得出了采空区孔隙率呈“簸箕”形分布的特点。3.实验研究采空区遗煤自燃的热重曲线三阶段，氧化反应失重与耗氧和放热的关系，由失重曲线可求出自燃三阶段的活化能、指前因子，得出了反应机理函数。市场前景及经济效益预测：该项目研究具有创新性和实用性，研究成果对于煤矿防灭火技术的研究与提高提供了较好的技术支持与手段，有效防治煤矿自燃火灾，促进社会和经济的可持续发展具有深远的意义。成果鉴定、获得专利、获奖及推广应用情况：2006年1月通过科技部验收，成果在陕西彬县、山东兖州、辽宁阜新等矿区推广应用。合作方式：技术合作、技术咨询、技术服务。