樊宇波
(山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司,山西 忻州 036500)
我國煤礦井下自燃火災現象嚴重,全國約50%的煤礦存在自然發火問題,其中,以采空區遺煤自然發火問題最為嚴重,占煤礦自然發火總數的60%以上。同時,煤礦自然發火還可能引發井下瓦斯、煤塵爆炸等重大災害事故的發生,嚴重威脅著煤礦職工的生命安全。因此,分析采空區遺煤自然發火機理與規律,探索井下自然發火具體防治措施,對煤礦安全生產具有重要意義。
磁窯溝煤業10-2號煤層位于上古石炭系上統太原組,煤層平均厚度4.8 m,傾角2°~8°,煤層賦存不穩定,含有4~5層夾矸。該煤層煤塵具有爆炸性,易自燃,煤層頂板多為砂巖,含有少量泥巖、粉砂巖,底板為泥巖,固結性較好,煤層回采工作面采用長壁綜采采煤工藝,全部垮落法方式管理頂板。
采用Fluent模擬軟件,對礦井10-2煤層回采工作面采空區“三帶”范圍分布規律開展數值模擬研究,分析采空區流程及采空區遺煤自燃氧化“三帶”的分布規律,從而為回采工作面采空區遺煤自然發火防治提供理論支撐依據。
2.1.1 滲透率設置
采空區滲透率是模擬采空區滲流的關鍵參數之一,滲透率根據Blake-Kozeny公式進行計算。

式中:Dp為平均粒子直徑;ε為空隙率。

表1 采空區巖石及遺煤參數設置Table 1 Parameter setting table of rock and residual coal in goaf
2.1.2 邊界條件
根據磁窯溝煤業10-2煤層回采工作面布置情況,設置模型運輸順槽為進風入口,風量為1 300 m3/min,進風巷斷面為12 m3,設置采空區固壁不存在漏風現象。
2.1.3 建立模型……p>