第6期 李宗翔等：工作面反风时采空区场量分布变动的数值模拟 695 100 100 50 50 100 150200 50 100 150 200 50 100 150 200 明 od 1.0369d 2.9858d 100 100 50 50 50 100 150 200 50 100 15S0 200 50 100 150 200 用 行 Jm 49858d 6.9858d 89858d 氧化速度常数Y。=411X10-5mo例r3.*1,煤氧化升温率b=0024℃-1 图6换向上行通风后的采空区场温度分布的变化过程 Fg6 Changng pocess of tmperatre n the goaf fie Hwit the ventila tion reversed into upwad direction 0 0.20rh 一正常通风氧化进程 40 …正常通风氧化进程 换向上行通风 35 一换向上行通风氧化进程 0.16 氧化进程 25 50 0.12 o …正常通风氧化进程 一换向上行通风氧化进程 1.0 4 812 1620 05g90i立345167189 时间d 时间： 时间d 图7换向上行通风时采空区高温点和0瓦斯涌入量的变化曲线.()高温点温度变化：（采空区CO汽体涌出量变化：(9采空区 瓦斯涌出量变化 Fig 7 Hgh tempe rture points and emission volme curves of(O and methane wih the ventilaton eversed no upwad directicn (a)change n mperatre of the h gher tempemue point (b change ofCO em issin quantit n goof (c change of gas emission quantity in goaf 瓦斯分布变动情况与CO相类似也存在一个 燃进程的延缓.图8给出了1318工作面当配合喷 突降一回跳现象.所不同的是，瓦斯高含量分布重 洒阻化剂和适当加快工作面推进速度的理论对比结 心总在下游漏回风侧，上游进风侧瓦斯含量分布 果，延迟效果更加明显：甚至，在同时采取喷洒阻化 “低平带”范围更大“低平带”被排出的时间更长， 剂和采空区注水等防火技术措施后，氧化速度得到 图7(9中，“突降一回跳”变化的持续时间为26￠ 控制. 由于在原升温区上不存在如同O哪样的局部高含 1318工作面开采的3煤层，自然发火十分严 量分布团，随后的瓦斯涌出量峰值增幅也不大 重，最短自然发火期17d根据以往的开采经验， (15%,直至逐渐稳定到与原下行通风时的涌出量 自开面起一个月后，回风道CO的体积分数就达到 值相当. 《煤矿安全规程》限定指标0.0024%，后期经过缩 另一个现象是，在进风一侧，氧被进风隅角（原 风来维持开采进程（瓦斯不大）推进3~4个月 来回风隅角)的次高温区域大量吸附，造成在回风 后，回风流中CO达到0.02%以上，必须封闭工作 隅角区域的氧含量更低.可见，反风使采空区耗氧 面再重新拉开切眼回采.此次通风换向后，工作面 强度趋向于均匀.由于局部高温点产生是耗氧自燃 开采继续推进120四历时4个月，未发生C0严重 极端局部化的结果通风换向可以打破这一不利 超限的现象.分析其原因，除了实行采空区注水、 局面. 喷洒阻化剂等技术措施（以往也曾采用过这些措 显然，从理论上，反风对自燃的影响只能是对自 施)以外，另一重要因素与换向通风延缓自燃有很第 6期 李宗翔等:工作面反风时采空区场量分布变动的数值模拟 氧化速度常数 γ0 =4.11×10 -5 mol·m-3·s-1 , 煤氧化升温率 bt=0.024℃-1 图 6 换向上行通风后的采空区场温度分布的变化过程 Fig.6 Changingprocessoftemperatureinthegoaffieldwiththeventilationreversedintoupwarddirection 图 7 换向上行通风时采空区高温点和 CO、瓦斯涌入量的变化曲线.( a) 高温点温度变化;( b) 采空区 CO气体涌出量变化;( c) 采空区 瓦斯涌出量变化 Fig.7 HightemperaturepointsandemissionvolumecurvesofCOandmethanewiththeventilationreversedintoupwarddirection:( a) changein temperatureofthehighertemperaturepoint;( b) changeofCOemissionquantityingoaf;(c) changeofgasemissionquantityingoaf 瓦斯分布变动情况与 CO相类似, 也存在一个 突降—回跳现象 .所不同的是, 瓦斯高含量分布重 心总在下游漏回风侧, 上游进风侧瓦斯含量分布 “低平带 ”范围更大, “低平带 ”被排出的时间更长, 图 7( c)中, “突降 —回跳”变化的持续时间为 2.6 d; 由于在原升温区上不存在如同 CO那样的局部高含 量分布团, 随后的瓦斯涌出量峰值增幅也不大 ( 15%), 直至逐渐稳定到与原下行通风时的涌出量 值相当 . 另一个现象是, 在进风一侧, 氧被进风隅角 (原 来回风隅角 )的次高温区域大量吸附, 造成在回风 隅角区域的氧含量更低.可见, 反风使采空区耗氧 强度趋向于均匀 .由于局部高温点产生是耗氧自燃 极端局部化的结果, 通风换向可以打破这一不利 局面. 显然, 从理论上, 反风对自燃的影响只能是对自 燃进程的延缓 .图 8给出了 1318工作面当配合喷 洒阻化剂和适当加快工作面推进速度的理论对比结 果, 延迟效果更加明显;甚至, 在同时采取喷洒阻化 剂和采空区注水等防火技术措施后, 氧化速度得到 控制 . 1318工作面开采的 3 #煤层, 自然发火十分严 重, 最短自然发火期 17 d.根据以往的开采经验, 自开面起一个月后, 回风道 CO的体积分数就达到 《煤矿安全规程 》限定指标 0.002 4%, 后期经过缩 风来维持开采进程 (瓦斯不大 ), 推进 3 ～ 4 个月 后, 回风流中 CO达到 0.02%以上, 必须封闭工作 面再重新拉开切眼回采 .此次通风换向后, 工作面 开采继续推进 120 m, 历时 4个月, 未发生 CO严重 超限的现象 .分析其原因, 除了实行采空区注水 、 喷洒阻化剂等技术措施 (以往也曾采用过这些措 施 )以外, 另一重要因素与换向通风延缓自燃有很 · 695·