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特厚煤层自燃关键参数现场观测及动态数值模拟研究
一、研究背景
特厚煤层自燃是煤矿生产中的一个严重问题，不仅会造成人员伤亡和产值损失，还会对环境造成严重污染。为了有效防止煤矿自燃事故的发生，必须深入研究特厚煤层的自燃机理及其关键参数。本文通过现场观测和动态数值模拟，探索特厚煤层自燃的关键参数和防治方法。
二、现场观测
在实际煤矿开采中，我们选择了一座特厚煤层作为研究对象。首先，通过现场调查和观测，我们发现该煤层存在以下特点：
1.煤层良好，厚度达到15余米，含氧量较高;
2.采煤方法为综放开采，煤体受损较严重;
3.工作面存在煤屑积聚及矿尘积累，通风条件不佳;
4.采空区存在多处煤矸堆积，矿柱数目较少。
通过实地观测和检测，我们选取了温度、氧气浓度、瓦斯含量、煤尘浓度等参数进行了监测和记录。特别地，我们观测到了工作面近处温度超过50度，煤堆温度也达到了40度以上，且收到氧气浓度低和瓦斯含量高的影响。这些数据表明，该煤层自燃的风险较高。
三、数值模拟
为了更加深入地了解特厚煤层自燃的机理，我们使用ANSYSFluent软件对该煤层进行了动态数值模拟。模拟的目的是确定煤层自燃前的温度、氧气浓度、煤尘浓度等关键参数，以及自燃前后的温度分布和气体浓度分布情况。
通过模拟，我们得出以下结论：
1.煤层自燃前，温度、氧气浓度、煤尘浓度等关键参数均呈现周期性变化，且随时间不断升高。
2.当煤层温度达到一定值时，煤的自燃就会发生。自燃过程会导致温度和氧气浓度的急剧上升，进而加剧煤层的自燃。
四、防治措施
基于以上研究结果，我们提出以下防治措施：
1.加强通风管道的布置和清理，保持工作面的充分通风，减小煤尘和瓦斯泄露的风险，降低煤层温度。
2.采取有效措施清理或控制采空区矸石堆积，防止其对煤层自燃的影响。
3.在特厚煤层的生产过程中应当对生产工艺合理配置，确保煤体损伤最小化。
4.完善煤层监测系统，建立特厚煤层自燃的预警机制，及时采取措施预防。
五、结论
本文通过现场观测和动态数值模拟，探索了特厚煤层自燃的关键参数和防治方法。通过研究发现，该煤层存在较高的自燃风险。我们提出了多项预防措施，如加强通风、采空区清理、完善监测等，以防止煤层自燃事故的发生，保障生产安全。