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成果信息
本發(fā)明提出一種煤礦采空區(qū)微流動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法及其系統(tǒng)裝置，能夠模擬采空區(qū)內(nèi)外壓差產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)耦合了采空區(qū)內(nèi)部濃度差效應(yīng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)部微流動(dòng)場(chǎng)，結(jié)合微尺度流體力學(xué)和礦井氣體動(dòng)力學(xué)可定量揭示采區(qū)動(dòng)態(tài)通風(fēng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)部氣體濃度場(chǎng)的吞吐效應(yīng)和在濃度差效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)下采空區(qū)內(nèi)部氣體濃度非穩(wěn)態(tài)演變過程，及其二者耦合作用對(duì)采空區(qū)內(nèi)部氣體濃度場(chǎng)的影響規(guī)律。)
背景介紹
采空區(qū)是煤體開采后留下的空區(qū)，采空區(qū)微流動(dòng)是指流體在尺寸微小的流動(dòng)通道內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象。采空區(qū)微流動(dòng)是流體流動(dòng)的特殊形式，存在細(xì)微尺度流動(dòng)，較大尺度流動(dòng)，及其二者的混合流動(dòng)，導(dǎo)致現(xiàn)有線性達(dá)西滲流方程及Navier-Stokes流體控制方程組，均不能有效描述其流動(dòng)現(xiàn)象。然而，采空區(qū)內(nèi)部的流動(dòng)情況直接影響地下煤炭開采中的采區(qū)通風(fēng)安全。采空區(qū)是煤礦重大隱患的區(qū)域，除頂板冒落和水害引發(fā)的安全問題之外，采空區(qū)存在的瓦斯及遺煤氧化自燃也是極大的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采空區(qū)瓦斯約占工作面瓦斯涌出量的40％至60％，對(duì)于近距離多煤層開采的礦井，其所占比例則更高；此外，我國(guó)煤礦自燃發(fā)火非常嚴(yán)重，有56％的煤礦存在自燃發(fā)火問題，礦井自燃發(fā)火又占總發(fā)火次數(shù)的94％，其中采空區(qū)自燃則占內(nèi)因火災(zāi)的60％，這種火災(zāi)常造成工作面封閉、凍結(jié)大量的煤炭資源和昂貴的生產(chǎn)設(shè)備，造成工作面、采區(qū)風(fēng)流紊亂，影響礦井正常的生產(chǎn)接續(xù)，并造成人員傷亡。因此，掌握煤礦采空區(qū)內(nèi)部的微流動(dòng)過程及其規(guī)律，對(duì)于保障煤礦采空區(qū)安全有重要意義。)
應(yīng)用前景
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