张英华等：联络巷对采空区氧化升温带影响的多场耦合模拟研究 ·1055· (a) (b) 308.9 309.2 309.2 308.3 308.3 308.3 307.2 307.1 307.4 306.4 306.3 306.7 305.5 305.0 306.2 304.6 304.2 305.0 303.8 303.5 304.3 303.3 302.8 303.2 302.5 302.1 302.1 301.2 3014 301.4 300.0 300.0 300.0 温度K 温度/K 温度/K 0 30.00 60.00m 0 30.00 60.0m 0 30.00 15.00 45.00 15.00 45.00 15.00 45.00 d (c) ( 311.1 311,7 313.2 310.1 310.4 312.4 308.8 309.2 310.7 308.0 308.3 309.5 307.2 307.4 308.4 306.2 306.2 306.9 304.6 305.2 305.7 303.4 303.6 304.2 302.4 302.3 303.5 301.0 301.0 301.3 300.0 300.0 300.0 温度/K 温度K 温度K 0 30.00 60.00m 0 30.00 60.00m 0 30.00 60.00m 15.0045.00 15.0045.00 15.0045.00 图6联络巷距工作面不同距离时温度场分布云图.联络巷与工作面的距离为：(a)无：(b)5m:(c)10m;(d)15m:(e)20m:()30m Fig.6 Temperature distribution with different distances between the crossheading and working face:(a)none:(b)5m;(c)10m:(d)15 m:(e) 20m:(f030m 表4联络巷在不同位置时高温点位置及温度值 随着联络巷与工作面距离的增大，联络巷口温度 Table 4 Position and temperature of high temperature points when the 不断升高，升温速率也不断增大，在整个温度场中虽然 crossheading is at different positions 不是高温区域，但具有很好的升温潜质. 联络巷与工作面距离/m高温点温度/K 高温点深度/m 无联络巷 307 32.8 3结果验证 5 310 36.2 由于生产和成本的限制，无法进行现场验证，在实 10 311 36.8 验室建立相似模拟实验进行模型的验证.因为采空区 15 311.1 37.4 升温规律的计算是由采空区多场状态及物性参数模拟 市 311.3 38.2 出的结果，所以如果采空区升温规律这一模拟结果是 30 312 38.9 正确的，那么采空区的多场状态及物性参数就是正确 的，模型就是正确的，在这种情况下，相应更换模拟材 在，使得回风侧的温度场中在联络巷附近温度最高 料物性参数后的模拟结果也会是正确的.考虑到煤的 联络巷口的温度变化规律如图7(b)所示 氧化升温速率较慢，在大量堆积并具备良好的蓄热条 (I)对比U与U+L型通风条件下温度场，联络 件下，才会出现明显的自热现象，因此选择氧化放热较 巷的存在使回风侧在联络巷口附近温度升高 快的硫铁矿作为模拟材料. 在联络巷的使用后期时，回风侧在联络巷口附近 根据量纲分析导出相似准则，结合现场实际情况， 的温度与无联络巷时同一位置的温度相比，平均每天 按照相似比为1：200设计模型，采用不锈钢外壳，内有 温度升高4K,升温速率从0.1K·d变成0.9K·d, 30mm厚的挤塑板保温材料，内容量为520mm× 如果开采速度不合理，滞留时间过长，联络巷口将处于 500mm×50mm,进出风▣为尺寸为50mm×50mm× 自燃带中，增加自燃的危险性 50mm. (Ⅱ)U+L型通风条件下，联络巷与工作面的距 验证的思路是采用前文数值计算的模型及多场参 离对回风侧温度具有很重要的影响 数，按比例缩小模型体积至与相似实验模型等体积，将张英华等: 联络巷对采空区氧化升温带影响的多场耦合模拟研究 图 6 联络巷距工作面不同距离时温度场分布云图． 联络巷与工作面的距离为: ( a) 无; ( b) 5 m; ( c) 10 m; ( d) 15 m; ( e) 20 m; ( f) 30 m Fig． 6 Temperature distribution with different distances between the crossheading and working face: ( a) none; ( b) 5 m; ( c) 10 m; ( d) 15 m; ( e) 20 m; ( f) 30 m 表 4 联络巷在不同位置时高温点位置及温度值 Table 4 Position and temperature of high temperature points when the crossheading is at different positions 联络巷与工作面距离/m 高温点温度/K 高温点深度/m 无联络巷 307 32. 8 5 310 36. 2 10 311 36. 8 15 311. 1 37. 4 20 311. 3 38. 2 30 312 38. 9 在，使得回风侧的温度场中在联络巷附近温度最高． 联络巷口的温度变化规律如图 7( b) 所示． ( Ⅰ) 对比 U 与 U + L 型通风条件下温度场，联络 巷的存在使回风侧在联络巷口附近温度升高． 在联络巷的使用后期时，回风侧在联络巷口附近 的温度与无联络巷时同一位置的温度相比，平均每天 温度升高 4 K，升温速率从 0. 1 K·d － 1变成 0. 9 K·d － 1， 如果开采速度不合理，滞留时间过长，联络巷口将处于 自燃带中，增加自燃的危险性． ( Ⅱ) U + L 型通风条件下，联络巷与工作面的距 离对回风侧温度具有很重要的影响． 随着联络巷与工作面距离的增大，联络巷口温度 不断升高，升温速率也不断增大，在整个温度场中虽然 不是高温区域，但具有很好的升温潜质． 3 结果验证 由于生产和成本的限制，无法进行现场验证，在实 验室建立相似模拟实验进行模型的验证． 因为采空区 升温规律的计算是由采空区多场状态及物性参数模拟 出的结果，所以如果采空区升温规律这一模拟结果是 正确的，那么采空区的多场状态及物性参数就是正确 的，模型就是正确的，在这种情况下，相应更换模拟材 料物性参数后的模拟结果也会是正确的． 考虑到煤的 氧化升温速率较慢，在大量堆积并具备良好的蓄热条 件下，才会出现明显的自热现象，因此选择氧化放热较 快的硫铁矿作为模拟材料． 根据量纲分析导出相似准则，结合现场实际情况， 按照相似比为 1∶ 200 设计模型，采用不锈钢外壳，内有 30 mm 厚的挤塑板保温材料，内 容 量 为 520 mm × 500 mm × 50 mm，进出风口为尺寸为 50 mm × 50 mm × 50 mm． 验证的思路是采用前文数值计算的模型及多场参 数，按比例缩小模型体积至与相似实验模型等体积，将 · 5501 ·