基于PFC-CFD的采空区自燃“三带”预测

曹东京; 夏鸣泽; 解树亮; 王刚

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.04.004

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (04) : 33 -44. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.04.004

基于PFC-CFD的采空区自燃“三带”预测

曹东京, 夏鸣泽, 解树亮, 王刚

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摘要

采空区遗煤自燃是导致煤矿火灾的主要原因之一，且多数发生于采空区自燃“三带”的氧化带中。为更准确地预测划分采空区自燃“三带”、预防矿井火灾，提出了PFC-CFD采空区流场演化模型。首先利用PFC颗粒流模拟软件模拟采空区覆岩的垮落和空隙率分布，然后使用UDF函数将PFC模拟得到的空隙率分布数据导入CFD中，通过建立采空区物理模型对采空区内的氧气流场进行模拟预测，最终得到采空区自燃“三带”范围。现场实测表明，基于PFC-CFD的采空区自燃“三带”预测结果更接近现场实际，优于单一CFD方法的预测结果，表明利用空隙率动态演化分析采空区流场变化，进而预测遗煤自燃危险区域的方法是可靠的，对预防采空区自然发火具有一定理论指导和实际应用意义。