工程科学学报，第38卷，第8期：1050-1058,2016年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.8:1050-1058,August 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.08.002:http://journals..ustb.edu.cn 联络巷对采空区氧化升温带影响的多场耦合模拟研究 张英华12》，周佩玲12，黄志安12区，高玉坤2)，袁飞3) 1）)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教有部重点实验室，北京1000832)北京科技大学矿山避险技术研究中心，北京100083 3)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000834)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:huang_za(@qg.com 摘要在·+L型通风条件下，联络巷的存在对采空区遗煤自燃有重要的影响，为保证矿井安全生产，并为预防遗煤自燃 提供依据，根据煤体低温氧化的反应机理，使用UDF将煤氧反应的机理编入FLUENT,对联络巷存在时采空区氧化升温带的 分布规律进行多场耦合数值模拟研究·结果表明：联络巷的存在使采空区内风流场、氧浓度场及温度场都发生变化，氧化升 温带不仅向回风侧偏移，而且向采空区深部移动且变宽：联络巷与工作面的距离影响氧化升温带的宽度，联络巷距工作面 20m时氧化升温带宽度最大约为25m:反应进行10d后，0+L型通风下采空区高温点的升温速率可达1.24K·d',是U型通 风的1.5倍，但联络巷相对工作面的位置对高温点几乎没有影响：与U型通风时相比，U+L通风时回风侧的温度场中联络巷 口温度最高，而且比U型通风时相同坐标位置的温度平均每天高出4K,随着联络巷与工作面距离的不断增加，联络巷口升温 速率由0.1K·d可升至0.9Kd,这在整体温度场中虽然不属于高温区域，但具有很好的升温潜质. 关键词联络巷：采空区：氧化：升温；数值模拟 分类号TD752 Multi-field coupling numerical simulation of the crossheading effect on oxidization and heat accumulation zones in gob areas ZHANG Ying-hua,ZHOU Pei-ing,HUANG Zhi-an,GAO Yu-kun'),YUAN Fei) 1)Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education),University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Mine Emergeney Technology Research Center,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Seience and Technology Beijing,Beijing 100083,China 4)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:huang_za@qq.com ABSTRACT Under the ventilation condition of U+L,a crossheading has important impact on spontaneous combustion of residual coal in a gob area.In order to ensure mine safety and obtain parameters to prevent spontaneous combustion of residual coal,on the basis of the mechanism of coal oxidation and using UDF to incorporate the reaction mechanism into FLUENT,multi-field coupling numerical simulation was performed to study the distribution law of the oxidization and heat accumulation zone in a gob with a cross- heading.The results show that the air flow field,oxygen concentration field and temperature field all change when the crossheading exists,the oxidization and heat accumulation zone not only offsets to the return-side but also becomes deeper and wider.The distance between the crossheading and working surface affects the width of the oxidization and heat accumulation zone,and when it is 20 m,the maximum width is approximately 25m.After 10 d of reaction,the heating rate at the high temperature point can reach 1.24 Kdin 收稿日期：20150906 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51474017)工程科学学报，第 38 卷，第 8 期: 1050--1058，2016 年 8 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 8: 1050--1058，August 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 08． 002; http: / /journals． ustb． edu． cn 联络巷对采空区氧化升温带影响的多场耦合模拟研究 张英华1，2) ，周佩玲1，2) ，黄志安1，2) ，高玉坤1，2) ，袁 飞3，4) 1) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学矿山避险技术研究中心，北京 100083 3) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 4) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083  通信作者，E-mail: huang_za@ qq． com 摘 要 在 U + L 型通风条件下，联络巷的存在对采空区遗煤自燃有重要的影响． 为保证矿井安全生产，并为预防遗煤自燃 提供依据，根据煤体低温氧化的反应机理，使用 UDF 将煤氧反应的机理编入 FLUENT，对联络巷存在时采空区氧化升温带的 分布规律进行多场耦合数值模拟研究． 结果表明: 联络巷的存在使采空区内风流场、氧浓度场及温度场都发生变化，氧化升 温带不仅向回风侧偏移，而且向采空区深部移动且变宽; 联络巷与工作面的距离影响氧化升温带的宽度，联络巷距工作面 20 m时氧化升温带宽度最大约为 25 m; 反应进行 10 d 后，U + L 型通风下采空区高温点的升温速率可达 1. 24 K·d － 1，是 U 型通 风的 1. 5 倍，但联络巷相对工作面的位置对高温点几乎没有影响; 与 U 型通风时相比，U + L 通风时回风侧的温度场中联络巷 口温度最高，而且比 U 型通风时相同坐标位置的温度平均每天高出 4 K，随着联络巷与工作面距离的不断增加，联络巷口升温 速率由 0. 1 K·d － 1可升至 0. 9 K·d － 1，这在整体温度场中虽然不属于高温区域，但具有很好的升温潜质． 关键词 联络巷; 采空区; 氧化; 升温; 数值模拟 分类号 TD75 + 2 收稿日期: 2015--09--06 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51474017) Multi-field coupling numerical simulation of the crossheading effect on oxidization and heat accumulation zones in gob areas ZHANG Ying-hua1，2) ，ZHOU Pei-ling1，2) ，HUANG Zhi-an1，2)  ，GAO Yu-kun1，2) ，YUAN Fei3，4) 1) Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines ( Ministry of Education) ，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Mine Emergency Technology Ｒesearch Center，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 4) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: huang_za@ qq． com ABSTＲACT Under the ventilation condition of U + L，a crossheading has important impact on spontaneous combustion of residual coal in a gob area． In order to ensure mine safety and obtain parameters to prevent spontaneous combustion of residual coal，on the basis of the mechanism of coal oxidation and using UDF to incorporate the reaction mechanism into FLUENT，multi-field coupling numerical simulation was performed to study the distribution law of the oxidization and heat accumulation zone in a gob with a cross￾heading． The results show that the air flow field，oxygen concentration field and temperature field all change when the crossheading exists，the oxidization and heat accumulation zone not only offsets to the return-side but also becomes deeper and wider． The distance between the crossheading and working surface affects the width of the oxidization and heat accumulation zone，and when it is 20 m，the maximum width is approximately 25 m． After 10 d of reaction，the heating rate at the high temperature point can reach 1. 24 K·d － 1 in