采空区自然发火的多场耦合机理及三维数值模拟研究

【摘要】采空区自燃火灾是井下重大灾害之一，也是矿山安全领域重点研究的问题。由于现场监测及相似模拟实验都存在难题，因而数值模拟成为研究采空区自然发火的主要手段。本文通过实验研究了氧浓度、粒度以及挥发份等对煤自燃的影响；分析了采空区内的产热与散热规律，提出了采空区自然发火的能量迁移理论，实现了采空区最高温度的理论预测；揭示了采空区自然发火的多场耦合机理与过程，建立了三维多场耦合数学模型；确定了四面体单元控制体的合理圈划方案，提出了精度很高的有限体积法新算法；利用新算法离散自然发火模型，编制了“采空区自然发火的三维仿真系统”，结合河东矿31005工作面的现场参数，模拟得到了注氮前后的采空区自然发火情况，并分析了推进速度、遗煤厚度对自然发火的影响；现场布线观测了该采空区的温度变化，结果表明注氮参数选择合理，达到了防火目的；实测温度与模拟温度吻合较好，也说明数值模拟结果较为可靠。该成果将能在采空区自然发火的预测预报以及防火技术参数确定等方面得到应用。
【作者】刘伟；
【导师】秦跃平；
【作者基本信息】中国矿业大学（北京），安全技术及工程，2014，博士
【关键词】采空区；自然发火；多场耦合；四面体单元；有限体积法；开区注氮；

【参考文献】
[1]胡少华.破产管理人监督机制研究[D].华侨大学,法律,2014,硕士.
[2]周毅刚.计算机辅助拆除爆破设计[D].广西大学,采矿工程,2004,硕士.
[3]李晓丽.山西煤炭上市公司资产结构与盈利能力相关性的研究[D].山西财经大学,会计学,2014,硕士.
[4]黄肖玲,赵立杰,李慧莹,柴天佑.基于四维一体的调度系统研究及在选矿厂的应用[J].控制与决策,2004,09:1008-1012.
[5]王雅梅.竹材耐腐性的研究及防腐药剂的选择[D].内蒙古农业大学,木材科学与技术,2004,硕士.
[6]高梅.运动模糊的点扩展函数及图像恢复研究[D].华北工学院,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[7]毛庆琳.消瘤祛毒饮对H22肝癌小鼠瘤重、胸腺指数、脾指数及淋巴细胞转化功能的影响[D].吉林大学,中西医结合临床医学,2013,硕士.
[8]杨蕾.cdma2000系统物理层设计与功率控制算法的研究[D].天津大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[9]丁凯利.Photofrin-Ⅱ在食管癌细胞中浓集机制的初步研究[D].河南科技大学,肿瘤学（专业学位）,2013,硕士.
[10]张华,张有仁.基于任务驱动的数据挖掘系统[J].微型电脑应用,2001,11:33-36+27-3.
[11]金笑天.基于知识管理的地理信息系统开发[D].华东师范大学,2007.
[12]陈雪峰,蔡锋,钱宗才,王静.数据挖掘在恶性血液病数据库中的应用[J].中国血液流变学杂志,2005,02:310-313.
[13]白海军,孙赞东,王学军.基于波前构建法的TTI介质射线追踪[J].石油地球物理勘探,2011,S1:1-6+163+166.
[14]甄志禄.悬臂式排桩挡土空间效应研究[D].天津大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[15]曲悠杨.低成像质量视频复原及运动目标检测方法研究[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[16]吴宏杰.前锋集团公司的区位战略研究[D].四川大学,工商管理,2003,硕士.
[17]董威威.跨文化背景下的N公司绩效管理体系研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[18]余胜.纯电动客车整车控制器硬件在环实验平台的研究与开发[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.
[19]丁栎达.智能、环保理念在酒店设计中的创新与应用[D].东北师范大学,环境艺术设计,2012,硕士.
[20]陶静.苏果连锁超市物流配送体系改进研究[D].南京理工大学,物流工程,2012,硕士.
[21]李增志.抛石防波堤稳定性的离散单元法分析[D].天津大学,港口、海岸及近海工程,2004,硕士.
[22]金洪大.我国存款保险制度的功能定位与体系构建[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[23]郝逢清.论中国电信服务企业发展战略[D].对外经济贸易大学,2003.
[24]李伟.长沙市餐饮业税收征管存在的问题及对策研究[D].湖南大学,税务（专业学位）,2013,硕士.
[25]李沫潼.音乐治疗对中学生考试焦虑心理干预的实践研究[D].天津音乐学院,音乐学,2014,硕士.
[26]陈辉.酒店员工满意度提升对策研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]邹小群.面向级联失效的复杂网络鲁棒性研究[D].华东交通大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[28]曾雅芳.民事诉讼中的先行调解制度研究[D].华侨大学,民商法学,2014,硕士.
[29]高恒海,史清银,王学印.加强管理教育促进民族团结[J].中国行政管理.2001(08)
[30]王斌.图的笛卡尔积运算和张量积运算不变性研究及其应用[D].湖北工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[31]韩莎莎.新课标下初中英语课堂教师反馈语的调查研究[D].河北大学,英语语言文学,2014,硕士.
[32]余超智,黎德龙,李伟平,张豫鹏,潘春旭.石墨烯的能带调控及其应用的研究进展[J].功能材料,2014,12:12033-12041.
[33]张九州.猪链球菌血清2型分子诊断技术研究及初步应用[D].河南农业大学,预防兽医学,2012,硕士.
[34]谢锋.宫颈癌TSLP来源及其在营造癌灶微环境中的作用[D].复旦大学,妇产科学,2013,博士.
[35]李倩迪.生动的经验叙事与自觉的观念视角[D].河北大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[36]张宇.武广高铁对沿线区域旅游空间结构影响研究[D].北京交通大学,2015.
[37]邓智光.罗库溴铵和顺阿曲库铵神经肌肉阻滞期间TOF的T_1与TOF count对比观测[D].广州医科大学,麻醉学,2013,硕士.
[38]卢军.网络世界中人际交往的哲学分析[D].太原科技大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[39]程建宏.江西省都昌县水稻生产现状和发展策略[D].中国农业科学院,作物（专业学位）,2012,硕士.
[40]张菊亮,章祥荪,王耀球.一般需求函数下报童模型的定价与库存控制[J].系统工程理论与实践,2008,09:20-28.
[41]杨宇.经皮冠状动脉介入治疗术对稳定性心绞痛患者冠状动脉微循环影响的研究[D].南方医科大学,内科学（专业学位）,2014,博士.
[42]姜福成.抗副猪嗜血杆菌猪源化嵌合抗体的构建、表达及其活性鉴定[D].黑龙江八一农垦大学,预防兽医学,2013,硕士.
[43]刘俊.区域贸易一体化与GATT/WTO的发展与完善[D].华东政法学院,国际法,2004,硕士.
[44]张宏生,沈可.基于数据仓库的科研信息系统研究初探[J].数理医药学杂志,2005,03:283-284.
[45]崔伟.锡林郭勒盟敖包文化变迁研究[D].北方民族大学,中国少数民族史,2014,硕士.
[46]王东伟.运动导向法在高职健美操教学中的实验研究[D].首都体育学院,体育教学,2013,硕士.
[47]李燕.《翻译跨越疆界》翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[48]周勇.荷叶抗氧化活性的研究[D].安徽农业大学,食品科学,2012,硕士.
[49]陈从颜,宋文忠.基于非线性观测器设计的混沌同步控制[J].控制与决策,2005,05:586-588.
[50]彭涛.水体中铅的浓度对南方鲇的生理生态学影响[D].西南大学,水生生物学,2013,硕士.