·1054. 工程科学学报，第38卷，第8期 高温带也随着后移和扩大.同时，由于联络巷处于多 图6为气相温度场云图.高温区域深度主要在 孔介质内部，有一部分热量从联络巷流出，将热量传递 28~45m处，靠近进风侧，这与刘伟的结果吻合 给联络巷口的煤体，所以联络巷附近温度升高明显，回 在本文中，高温区域更靠近进风侧是由孔隙率设置不 风侧的温度场中联络巷口温度最高，高出周围温度约 同导致，也与现场采空区自燃多发生在进风侧相符合 3.3K 联络巷作为热量散失的另一个出口，随着联络巷与工 综上所述，无论是速度场、氧浓度场还是温度场， 作面距离的不断增大，高温区域扩大并不断向回风侧 联络巷的存在都会对其产生影响，并且各场之间是相 延伸，但高温核心区域位置不变，依据放顶煤的开采流 互耦合的影响关系.联络巷处于采空区内，其位置的 程，在两巷位置遗煤厚度最大，所以氧化升温带的偏移 不同对流场及温度场也会产生影响，下面对联络巷的 和变宽，使得自燃的危险性增大 位置与温度场的影响关系进行研究 采空区内漏风流的存在，既可以与煤体发生氧化 2.2联络巷的位置对氧化升温带的影响 反应产生热量，同时又可以带走热量，具有助燃和冷却 2.2.1联络巷的位置对氧化升温带位置的影响 的双重矛盾作用，而自燃的发生主要是由于热量的积 随着联络巷的使用，联络巷距工作面的距离不断 聚导致体系温度升高，当达到燃点时将会发生自燃，所 增大，如果每40m设置一个联络巷，对开采过程中，联 以用温度场来衡量煤体的低温氧化阶段，更符合实际 络巷与工作面的距离分别为5、10、15、20和30m时， 情况.下面从温度场出发，对联络巷在不同位置时，采 采空区氧化升温带变化规律进行研究.进风口风速设 空区内的温度场进行分析. 置为1.4m·s且保持不变，建立监测点，所得数据如 2.2.2联络巷的位置不同时温度场的变化规律 表3所示. 对联络巷在不同位置的采空区进行非稳态模拟， 计算10d时间内温度场的变化规律.下面从高温点和 表3联络巷位置与氧化升温带宽度的关系 联络巷口温度的变化两个方面分析和研究联络巷对采 Table 3 Relationship between the crossheading position and the width of the oxidization and heat accumulation zone 空区温度场的影响规律 (1)采空区高温点的温度变化规律.在孔隙率和 联络巷与 速度场自燃带 温度场高温带 位置/m 分布/m 风速一定的条件下，对联络巷与工作面的距离不同时， 工作面 距离/m 进风 中间 回风 进风 中间 采空区温度场进行分析，提取高温点的温度及位置如 表4所示 无联络巷 20-3028-43 20-32 2533 通过模拟结果（表4和图7(a))可知：(I)风速 5 28-40 34-53 3042 27~41 不变时，在低温范围内，采空区内部高温点温度与时间 10 294136~583042 29.42 呈线性关系.（Ⅱ）对比U与U+L型采空区的温度 15 2942 37-60 40~51 28~43 29-37 场，联络巷的存在对高温点的位置及温度值有较大的 20 29-43 37-6241-51 2745 29-41 影响.①反应进行10d后，与无联络巷的通风条件相 30 32-45 4464 49-58 25~5127~50 比，存在联络巷时，高温点向深处至少移动3m;②无联 络巷时平均升温速率为0.8K·d,有联络巷时升温速 由表3可以看出：速度场中，随着联络巷与工作面 率为1.24K·d,增加幅度可达35%，反应10d后温度 距离的增大，氧化升温带在进风侧深度基本不变，宽度 可升高4K.(Ⅲ)U+L型通风条件下，联络巷的位置 逐渐增大；在回风侧的宽度逐渐减小：采空区深部压实 对高温点的位置及温度值影响很小.①随着联络巷与 导致孔隙率很小，阻力大且风压小，所以中间区域的宽 工作面距离的不断增大，高温点的位置有向深部移动 度先增大后减小，在联络巷与工作面距离为20m时中 间区域的宽度最大为25m,最不利于预防自燃 的趋势，但变化很小，保持在距工作面37m深度范围： 依据苏全治可的结论：采空区漏风流的大小与采 ②联络巷的位置对高温点的升温速率没有显著的影 响，联络巷距工作面的距离为5、10、15、20和30m时， 空区可能自燃带宽度呈线性关系，而风量Q与联络巷 升温速率分别为1.09、1.11、1.13、1.15和1.24Kd, 到工作面的距离X的四次方根成正比，从而将漏风流 变化并不大 中对“三带”的稳定影响因素设为专，联络巷位置变化 综上所述，与无联络巷相比，联络巷的存在对高温 对“三带”的影响因子设为2，可能自燃带的边界位置 点的位置及温度影响较大，但联络卷的位置对高温点 为Y,则Y=点+点沉 几乎没有影响. 根据表3的结果，进行回归计算得出，模拟计算的 (2)联络巷口温度变化规律.结合前文2.1中的 结果符合Y=台：+52仄.其中，52=6.7，在进风侧为 计算结果，没有联络巷时，在整个温度场中，回风侧属 30,中间为43，说明表3中的模拟数据是可靠的. 于低温区域：对于U+L型通风条件下，有联络巷存工程科学学报，第 38 卷，第 8 期 高温带也随着后移和扩大． 同时，由于联络巷处于多 孔介质内部，有一部分热量从联络巷流出，将热量传递 给联络巷口的煤体，所以联络巷附近温度升高明显，回 风侧的温度场中联络巷口温度最高，高出周围温度约 3. 3 K． 综上所述，无论是速度场、氧浓度场还是温度场， 联络巷的存在都会对其产生影响，并且各场之间是相 互耦合的影响关系． 联络巷处于采空区内，其位置的 不同对流场及温度场也会产生影响，下面对联络巷的 位置与温度场的影响关系进行研究． 2. 2 联络巷的位置对氧化升温带的影响 2. 2. 1 联络巷的位置对氧化升温带位置的影响 随着联络巷的使用，联络巷距工作面的距离不断 增大，如果每 40 m 设置一个联络巷，对开采过程中，联 络巷与工作面的距离分别为 5、10、15、20 和 30 m 时， 采空区氧化升温带变化规律进行研究． 进风口风速设 置为 1. 4 m·s － 1且保持不变，建立监测点，所得数据如 表 3 所示． 表 3 联络巷位置与氧化升温带宽度的关系 Table 3 Ｒelationship between the crossheading position and the width of the oxidization and heat accumulation zone 联络巷与 工作面 距离/m 速度场自燃带 位置/m 温度场高温带 分布/m 进风 中间 回风 进风 中间 无联络巷 20 ～ 30 28 ～ 43 20 ～ 32 25 ～ 33 — 5 28 ～ 40 34 ～ 53 30 ～ 42 27 ～ 41 — 10 29 ～ 41 36 ～ 58 30 ～ 42 29 ～ 42 — 15 29 ～ 42 37 ～ 60 40 ～ 51 28 ～ 43 29 ～ 37 20 29 ～ 43 37 ～ 62 41 ～ 51 27 ～ 45 29 ～ 41 30 32 ～ 45 44 ～ 64 49 ～ 58 25 ～ 51 27 ～ 50 由表 3 可以看出: 速度场中，随着联络巷与工作面 距离的增大，氧化升温带在进风侧深度基本不变，宽度 逐渐增大; 在回风侧的宽度逐渐减小; 采空区深部压实 导致孔隙率很小，阻力大且风压小，所以中间区域的宽 度先增大后减小，在联络巷与工作面距离为 20 m 时中 间区域的宽度最大为 25 m，最不利于预防自燃． 依据苏全治［7］的结论: 采空区漏风流的大小与采 空区可能自燃带宽度呈线性关系，而风量 Q 与联络巷 到工作面的距离 X 的四次方根成正比，从而将漏风流 中对“三带”的稳定影响因素设为 ξ1，联络巷位置变化 对“三带”的影响因子设为 ξ2，可能自燃带的边界位置 为 Y，则 Y = ξ1 + ξ2 4 槡X． 根据表 3 的结果，进行回归计算得出，模拟计算的 结果符合 Y = ξ1 + ξ2 4 槡X． 其中，ξ2 = 6. 7，ξ1在进风侧为 30，中间为 43，说明表 3 中的模拟数据是可靠的． 图 6 为气相温度场云图． 高温区域深度主要在 28 ～ 45 m 处，靠近进风侧，这与刘伟［11］ 的结果吻合． 在本文中，高温区域更靠近进风侧是由孔隙率设置不 同导致，也与现场采空区自燃多发生在进风侧相符合． 联络巷作为热量散失的另一个出口，随着联络巷与工 作面距离的不断增大，高温区域扩大并不断向回风侧 延伸，但高温核心区域位置不变，依据放顶煤的开采流 程，在两巷位置遗煤厚度最大，所以氧化升温带的偏移 和变宽，使得自燃的危险性增大． 采空区内漏风流的存在，既可以与煤体发生氧化 反应产生热量，同时又可以带走热量，具有助燃和冷却 的双重矛盾作用，而自燃的发生主要是由于热量的积 聚导致体系温度升高，当达到燃点时将会发生自燃，所 以用温度场来衡量煤体的低温氧化阶段，更符合实际 情况． 下面从温度场出发，对联络巷在不同位置时，采 空区内的温度场进行分析． 2. 2. 2 联络巷的位置不同时温度场的变化规律 对联络巷在不同位置的采空区进行非稳态模拟， 计算 10 d 时间内温度场的变化规律． 下面从高温点和 联络巷口温度的变化两个方面分析和研究联络巷对采 空区温度场的影响规律． ( 1) 采空区高温点的温度变化规律． 在孔隙率和 风速一定的条件下，对联络巷与工作面的距离不同时， 采空区温度场进行分析，提取高温点的温度及位置如 表 4 所示． 通过模拟结果( 表 4 和图 7( a) ) 可知: ( Ⅰ) 风速 不变时，在低温范围内，采空区内部高温点温度与时间 呈线性关系． ( Ⅱ) 对比 U 与 U + L 型采空区的温度 场，联络巷的存在对高温点的位置及温度值有较大的 影响． ①反应进行 10 d 后，与无联络巷的通风条件相 比，存在联络巷时，高温点向深处至少移动 3 m; ②无联 络巷时平均升温速率为 0. 8 K·d － 1，有联络巷时升温速 率为1. 24 K·d － 1，增加幅度可达35% ，反应10 d 后温度 可升高 4 K． ( Ⅲ) U + L 型通风条件下，联络巷的位置 对高温点的位置及温度值影响很小． ①随着联络巷与 工作面距离的不断增大，高温点的位置有向深部移动 的趋势，但变化很小，保持在距工作面 37 m 深度范围; ②联络巷的位置对高温点的升温速率没有显著的影 响，联络巷距工作面的距离为 5、10、15、20 和 30 m 时， 升温速率分别为1. 09、1. 11、1. 13、1. 15 和1. 24 K·d － 1， 变化并不大． 综上所述，与无联络巷相比，联络巷的存在对高温 点的位置及温度影响较大，但联络巷的位置对高温点 几乎没有影响． ( 2) 联络巷口温度变化规律． 结合前文 2. 1 中的 计算结果，没有联络巷时，在整个温度场中，回风侧属 于低温区域; 对于 U + L 型通风条件下，有联络巷存 · 4501 ·