·696 北京科技大学学报 第32卷 游分布非对称性有关53，非对称性越强，效果 65r 越好. 60 (2)在反向通风过程中，采空区内的C0和瓦 斯向工作面回风隅角的绝对涌出量出现“突降一回 50 跳”变化，O绝对涌出量略有增大（约0.5时间方 45 …推进度1md 瓦斯绝对涌出量在5内最大增幅度约1%.用埋 40 一推进度15m -推进度1.5m 管（瓦斯）抽放方法能够解决或抵消因反风引起的 35 阻化率0.2 工作面有害气体超限带来的影响. 012141618202224 时间d (3)反风的另一个危险是可能遇到采空区瓦斯 图8各条件下高温点温度成长过程 爆炸问题.如果必须反风时，先应确保采空区内无 Fg 8 Temperature rising process of h mpemue points under 明火.可依据监测自燃标志性气体（如GH和 different oond itins CH来加以判断：在自燃的早期氧化阶段实施，换 大的关系 向时机不应超过亚自燃阶段 (4)工作面反风容易造成短时期采场风流紊乱 3工作面反风实施的安全性分析 和采空区有害气体异常涌出，其直接原因是反风导 反风使原来回风隅角的有害气体随漏回风 致采空区场“腔体”内部的场量分布的变动. 流直接进入工作面，严重时在短时间内会对工作面 参考文献 起毒害作用.为了避免这一情况的出现，应采用抽 I LiZX WeiY Q Sun S J Gas solid coupling tempemature fiel 放的办法来解决（在准备时间充分的情况下），须在 i heteogeneous goaf solved by upw ind finite element JKurming 新的回风巷预先铺设抽放管，在换风时及时进行回 Univ Sci Technol Sci Technol 2004 29(2):5 风隅角有害气体抽放.反风的另一个安全问题是采 (李宗翔，韦涌清，孙世军非均质采空区气一固耦合温度场迎 空区危险含量瓦斯高氧着火点三者分布重合的 风有限元求解.昆明理工大学学报：理工版，200429(2： 5) 问题.改向通风后，高温区处在回风下游，同时瓦斯 13 LiZX Wang X D W ang B Rea lization and application of m 含量分布重心的也逐渐转向该处，在极端情况下 merical smulatng program (G)fr fiel fkw of goaf J Hunan (高温区有着火点)相遇会发生爆炸.因此反风时 UnN SciTechnolNat SciEd 2005 20(3)16 应严格掌握采空区早期自燃氧化状态，及时检查分 (李宗翔，王晓冬，王波.采空区场流数值模拟程序（⑧）实现 析采空区内气体成分，如果己经发现采空区有如 与应用.湖南科技大学学报：自然科学版，2005203：16) 【3 LiZX WuZ JW angZ Numeml smuati知model and app li GH和CH等气体释放出来或见到烟雾和明火， caton of temperaure rise pocess caused by natumlly bum of 应禁止实施换向调风，以免采空区发生瓦斯爆炸. ossed coal in gaf J Saf Enviro四20044(6)：58 当采空区瓦斯含量较高且不了解采空区温度状态的 (李宗翔，吴志君，王振祥.采空区遗煤自燃升温过程的数值 情况下应慎重实施.另外，《煤矿安全规程》中也有 模型及其应用.安全与环境学报，20044(6)：58) 4 HeQI.W ang DM Nume rical siulation of spontmneous com “高瓦斯矿井禁止使用下行风”的规定，华兴煤矿属 bustion process in goaf areas by fully mechanized and caving oof 于低瓦斯矿井，1318采空区瓦斯含量持续较低，在 coa]JChina UnivMin Tecnol 2004 33(1):11 严格监测采空区气体成分的情况下，成功地完成了 (何启林，王德明.综放面采空区遗煤自然发火过程动态数值 通风换向. 模拟.中国矿业大学学报，200433(1)：11) 【习LIZ X WuQ W ang ZQ Distrbutg知characteristic of rmmai 4结论 nng coal oxygen consum Ption and spon taneous conbustion heating up in gonf JChina CoalSoc 2009.34(5):667 (1)理论分析得到，通风换向（反风）不会对 (李宗翔.吴强，王志清.自燃采空区耗氧升温的区域分布特 采空区自燃产生不利影响.工作面上下行通风换 征.煤炭学报.2009.345)：667) 向，使采空区内非均衡的自燃氧化（带重心及升 I LiZX Wang JR ZhouX H Numericalsmultin ofgas drain 温)区由一端升温改变为反风时的两端此消彼长 age during open reg ion movem ent in goaf J China UnivMin Tech n%200433(1):74 升温降温的格局，从而使自燃时间进程相应延 (李宗翔，王继仁，周西华.采空区开区移动瓦斯抽放的数值 长.这一结论阐释了反风延缓自燃进程的机理，并 模拟.中国矿业大学学报，200433(1：74 为实践所验证.延缓自燃程度与采空区场量上下 下转第718页)北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 8 各条件下高温点温度成长过程 Fig.8 Temperaturerisingprocessofhightemperaturepointsunder differentconditions 大的关系. 3 工作面反风实施的安全性分析 反风使原来回风隅角的有害气体 CO随漏回风 流直接进入工作面, 严重时在短时间内会对工作面 起毒害作用 .为了避免这一情况的出现, 应采用抽 放的办法来解决 (在准备时间充分的情况下 ), 须在 新的回风巷预先铺设抽放管, 在换风时及时进行回 风隅角有害气体抽放 .反风的另一个安全问题是采 空区危险含量瓦斯 --高氧--着火点三者分布重合的 问题.改向通风后, 高温区处在回风下游, 同时瓦斯 含量分布重心的也逐渐转向该处, 在极端情况下 (高温区有着火点 )相遇会发生爆炸 .因此, 反风时 应严格掌握采空区早期自燃氧化状态, 及时检查分 析采空区内气体成分, 如果已经发现采空区有如 C2 H4 和 C2 H2 等气体释放出来, 或见到烟雾和明火, 应禁止实施换向调风, 以免采空区发生瓦斯爆炸 . 当采空区瓦斯含量较高且不了解采空区温度状态的 情况下应慎重实施.另外, 《煤矿安全规程 》中也有 “高瓦斯矿井禁止使用下行风”的规定 .华兴煤矿属 于低瓦斯矿井, 1318采空区瓦斯含量持续较低, 在 严格监测采空区气体成分的情况下, 成功地完成了 通风换向. 4 结论 ( 1) 理论分析得到, 通风换向 (反风 )不会对 采空区自燃产生不利影响 .工作面上下行通风换 向, 使采空区内非均衡的自燃氧化 (带重心及升 温 )区由一端升温改变为反风时的两端此消彼长 升温 --降温的格局, 从而使自燃时间进程相应延 长 .这一结论阐释了反风延缓自燃进程的机理, 并 为实践所验证 .延缓自燃程度与采空区场量上下 游分布非对称性有关 [ 5, 7, 10] , 非对称性越强, 效果 越好. ( 2) 在反向通风过程中, 采空区内的 CO和瓦 斯向工作面回风隅角的绝对涌出量出现 “突降—回 跳”变化, CO绝对涌出量略有增大 (约 0.5 d时间 ); 瓦斯绝对涌出量在 5 d内最大增幅度约 15%.用埋 管 (瓦斯 )抽放方法能够解决或抵消因反风引起的 工作面有害气体超限带来的影响 . ( 3) 反风的另一个危险是可能遇到采空区瓦斯 爆炸问题 .如果必须反风时, 先应确保采空区内无 明火 .可依据监测自燃标志性气体 (如 C2 H4 和 C2H2 )来加以判断 ;在自燃的早期氧化阶段实施, 换 向时机不应超过亚自燃阶段 . ( 4) 工作面反风容易造成短时期采场风流紊乱 和采空区有害气体异常涌出, 其直接原因是反风导 致采空区场“腔体”内部的场量分布的变动. 参 考 文 献 [ 1] LiZX, WeiYQ, SunSJ.Gas-solidcouplingtemperaturefield inheterogeneousgoafsolvedbyupwindfiniteelement.JKunming UnivSciTechnolSciTechnol, 2004, 29 ( 2) :5 (李宗翔, 韦涌清, 孙世军.非均质采空区气--固耦合温度场迎 风有限元求解.昆明理工大学学报:理工版, 2004, 29( 2 ): 5) [ 2] LiZX, WangXD, WangB.Realizationandapplicationofnu￾mericalsimulatingprogram ( G3 ) forfieldflowofgoaf.JHunan UnivSciTechnolNatSciEd, 2005, 20( 3 ):16 (李宗翔, 王晓冬, 王波.采空区场流数值模拟程序 ( G3 )实现 与应用.湖南科技大学学报:自然科学版, 2005, 20( 3) :16) [ 3] LiZX, WuZJ, WangZX.Numeralsimulationmodelandappli￾cationoftemperatureriseprocesscausedbynaturallyburnof lossedcoalingoaf.JSafEnviron, 2004, 4 ( 6) :58 (李宗翔, 吴志君, 王振祥.采空区遗煤自燃升温过程的数值 模型及其应用.安全与环境学报, 2004, 4 ( 6) :58) [ 4] HeQL, WangDM.Numericalsimulationofspontaneouscom￾bustionprocessingoafareasbyfully-mechanizedandcavingroof coal.JChinaUnivMinTechnol, 2004, 33 ( 1) :11 (何启林, 王德明.综放面采空区遗煤自然发火过程动态数值 模拟.中国矿业大学学报, 2004, 33 ( 1) :11) [ 5] LIZX, WuQ, WangZQ.Distributioncharacteristicofremai￾ningcoaloxygenconsumptionandspontaneouscombustionheating￾upingoaf.JChinaCoalSoc, 2009, 34( 5 ) :667 (李宗翔, 吴 强, 王志清.自燃采空区耗氧--升温的区域分布特 征.煤炭学报, 2009, 34( 5 ) :667 ) [ 6] LiZX, WangJR, ZhouXH.Numericalsimulationofgasdrain￾ageduringopenregionmovementingoaf.JChinaUnivMinTech￾nol, 2004, 33( 1 ) :74 (李宗翔, 王继仁, 周西华.采空区开区移动瓦斯抽放的数值 模拟.中国矿业大学学报, 2004, 33( 1 ) :74) (下转第 718页 ) · 696·