成果信息

本发明提出一种煤矿采空区微流动实验方法及其系统装置，能够模拟采空区内外压差产生的驱动效应耦合了采空区内部浓度差效应对采空区内部微流动场，结合微尺度流体力学和矿井气体动力学可定量揭示采区动态通风对采空区内部气体浓度场的吞吐效应和在浓度差效应的驱动下采空区内部气体浓度非稳态演变过程，及其二者耦合作用对采空区内部气体浓度场的影响规律。)

背景介绍

采空区是煤体开采后留下的空区，采空区微流动是指流体在尺寸微小的流动通道内的流动现象。采空区微流动是流体流动的特殊形式，存在细微尺度流动，较大尺度流动，及其二者的混合流动，导致现有线性达西渗流方程及Navier-Stokes流体控制方程组，均不能有效描述其流动现象。然而，采空区内部的流动情况直接影响地下煤炭开采中的采区通风安全。采空区是煤矿重大隐患的区域，除顶板冒落和水害引发的安全问题之外，采空区存在的瓦斯及遗煤氧化自燃也是极大的安全隐患。据统计，采空区瓦斯约占工作面瓦斯涌出量的40％至60％，对于近距离多煤层开采的矿井，其所占比例则更高；此外，我国煤矿自燃发火非常严重，有56％的煤矿存在自燃发火问题，矿井自燃发火又占总发火次数的94％，其中采空区自燃则占内因火灾的60％，这种火灾常造成工作面封闭、冻结大量的煤炭资源和昂贵的生产设备，造成工作面、采区风流紊乱，影响矿井正常的生产接续，并造成人员伤亡。因此，掌握煤矿采空区内部的微流动过程及其规律，对于保障煤矿采空区安全有重要意义。)

应用前景

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