第46卷 第2期华北理工大学学报(自然科学版)V o l .46 N o .22024年04月J o u r n a l o fN o r t hC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )A pr .2024 收稿日期:2023-10-11 修回日期:2024-03-21基金项目:河北省自然科学基金项目(E 2022209101)㊂ 第一作者:李江涛(2000~),男,硕士研究生㊂ 通讯作者:张九零(1979~),男,博士,教授㊂E m a i l :n i n e t y 2000@163.c o m. D O I :10.3969/j.i s s n .2095-2716.2024.02.006文章编号:2095-2716(2024)02-0050-09多漏风通道采空区自燃 三带 划分研究李江涛1,2,张九零1,2,范酒源1,2,白阳1,2(1.华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;2.河北省矿山开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210)关键词:漏风通道;采空区;自燃 三带 ;氧气浓度摘 要:为研究多漏风通道条件下采空区氧浓度分布规律,采用数值模拟对四种漏风情况下采空区自燃 三带 进行划分,并通过现场实测数据验证了模拟的准确性㊂结果表明:漏风导致氧化带向采空区深部移动,且漏风量随工作面向前推进逐渐增加,当采空区氧气浓度降低至8%时,进㊁回风侧到工作面距离由Ⅰ阶段的245m ㊁140m ,增大至Ⅳ阶段的420m ㊁470m ;2091工作面1㊁2号束管监测点与Ⅰ阶段数值模拟结果误差小于5%㊂该研究成果能够为类似漏风条件下采空区煤自燃的针对性防治提供理论基础及有力参考㊂中图分类号:T D 75+2.2 文献标识码:A煤作为一种主要的化石燃料与化工原料在世界范围内被广泛使用[1]㊂煤炭在生产㊁运输㊁使用等环节极易引发火灾,不仅浪费资源与污染环境,还对劳动者的身体和生命构成威胁㊂2010~2022年间,我国共计发生201起煤矿火灾事故,造成235人死亡㊂在大多数情况下,煤自燃主要发生在采空区内部㊂采空区内存在大量极具自燃倾向性的遗煤与隔离煤柱,受煤层复采与采空区漏风影响,遗煤自燃风险增大[2]㊂工作面采空区与邻近采空区之间的隔离煤柱在高应力及复杂地质条件作用下挤压破裂,导致煤柱两侧压差形成漏风通道,氧气通过漏风通道进入采空区诱发遗煤自燃[3]㊂为了防止煤层再开采导致采空区遗煤自然发火,研究漏风条件下采空区自燃 三带 划分,可有效降低采空区漏风导致遗煤自燃引发的安全问题㊂近年来,国内外众多学者采用数值模拟与现场实测相结合的手段,针对漏风条件下采空区遗煤自燃的影响因素展开了大量研究工作,取得的研究成果促进了采空区火灾防治领域的快速发展㊂为有效解决特厚煤层分层开采连通区内采空区自燃危险性增加的问题,刘蓉蒸[4]研究了漏风与采空区遗煤关系,结果表明:漏风致使下分层氧化带向深部移动同时为采空区遗煤提供良好的蓄热环境,加快了遗煤氧化㊂针对厚煤层窄工作面推进过程中两巷开切眼附近垮落困难所导致的采空区漏风问题,赵文彬等[5]分析得出工作面漏风加剧了采空区自然发火风险㊂齐庆杰等[6]为解决大倾角特厚煤层工作面采空区漏风严重问题,分析了全断面放顶煤与分阶段放顶煤两种工艺下采空区氧气浓度分布情况,得出分阶段放顶煤能有效控制采空区漏风并减小氧化带宽度,且减少漏风降低采空区氧浓度可以有效防治采空区自燃问题㊂王振兴[7]采用氧气浓度测算法分析易自燃特厚煤层采空区回风侧漏风情况,分析得出漏风加快了采空区遗煤自燃,并验证其准确性㊂郑纪武[8]研究了采空区漏风对煤自燃特性影响,研究表明:采空区氧浓度与漏风呈正相关,漏风为遗煤自燃提供了充足氧气㊂王超群等[9]采用示踪气体与现场监测技术,分析近距离煤层群采空区漏风规律,得出漏风导致氧气通过裂隙进入采空区与预留煤柱发生氧化反应,加快了采空区遗煤自燃㊂简俊常等[10]研究表明高低温矿井孤岛工作面漏风为采空区遗煤提供热量使其氧化反应提前㊂刘昆轮等[11]研究工作面采空区漏风特征,研究表明:进风巷风量与工作面漏风呈正相关,漏风量增大导致采空区自燃危险性增强㊂由于大采高首采工作面在回采过程中两巷顶板垮落困难,导致采空区漏风严重,王钢[12]采用现场检测技术分析出工作面漏风为采空区提供充足氧气,遗煤自燃氧化危险性变大㊂针对切顶沿空留巷采空区漏风严重问题,刘红威等[13]研究得到采空区漏风导致遗煤氧化性增强㊂由于联络巷向采空区漏风严重,翟小伟等[14]研究采空区氧浓度分布规律,研究表明:漏风向采空区提供氧气导致遗煤氧化提前㊂汪东[15]研究出采空区自燃带面积与宽度随进风巷风速增大均呈现朗格缪尔型趋势增大,采空区遗煤处于氧化带时间变长,导致自然发火危险性增强㊂田垚等[16]分析出采空区煤自燃与漏风强度关系密切,漏风为采空区供给氧气并促进对流换,加快煤自燃氧化反应㊂J i a nZ h a n 等[17]通过研究长臂采空区漏风问题,研究表明:回采过程中原岩应力发生变化导致采空区出现裂隙,风流携带氧气进入采空区,加快了采空区遗煤氧化自燃㊂基于浅埋煤层数学模型,H u i Z h u o [18]研究地表漏风对浅埋煤层采空区遗煤自燃的影响,研究表明:地表漏风为煤炭自燃提供充足氧气,增加了上覆采空区煤炭自燃的危险性;邢震[19]以西北浅埋厚煤层工作面为背景,分析地表裂隙漏风对浅埋厚煤层采空区 三带 动态发展变化规律的影响,分析得到漏风造成采空区自燃带宽度增加且向深部移动,导致遗煤热量不易消散加剧了采空区自燃发火风险㊂众多学者采用数值模拟与现场实测相结合等方法对漏风环境下采空区内遗煤自燃问题进行了研究,但对于多漏风通道条件下采空区遗煤自燃问题研究则相对较少㊂基于此,笔者以东欢坨矿2091工作面采空区为工程背景,采用F L U E N T 数值模拟软件与现场实测相结合方法,分析不同漏风条件下采空区氧气浓度分布规律并划分采空区自燃 三带 ,研究成果能够为类似漏风条件下煤自燃的针对性防治提供理论指导㊂1工程概况开滦集团东欢坨矿2091工作面所采煤层自燃倾向性为Ⅱ类,属于易自燃煤层㊂2091工作面所属煤层倾角10~22ʎ,煤层厚度0.8~4.2m ,工作面走向长2380m ,倾斜长158.3m ㊂2091工作面位于500南一采区南翼,西北临3093采空区,东临2394采空区,2091工作面与3093㊁2394采空区平均间距分别为10.53m ㊁6.13m ,3093采空区㊁2394采空区均与2091工作面采空区存在漏风通道,导致两侧采空区风流涌向2091工作面采空区,加剧了采空区遗煤自然发火风险㊂2091工作面及相邻采空区布置如下图1所示㊂图1 2091工作面及相邻采空区布置图2多漏风通道采空区自燃三带 分布规律数值模拟研究15 第2期 李江涛,等:多漏风通道采空区自燃 三带 划分研究2.1 物理模型依据东欢坨矿2091工作面实际情况,建立U 型通风条件下物理模型,在该模型中x 轴代表工作面倾向,y 轴代表工作面前进方向,z 轴代表采空区顶板走向㊂根据漏风情况建立四种尺寸的采空区与漏风通道物理模型,具体尺寸如下:进㊁回风巷尺寸分别为50mˑ4mˑ2.6m ,工作面尺寸为158.3mˑ2.6mˑ10m ,四个阶段采空区尺寸分别为(640m ㊁800m ㊁2170m ㊁2340m )ˑ158.3mˑ40m ,四个阶段进风侧漏风通道尺寸分别为(0m ㊁0m ㊁20m ㊁20m )ˑ1mˑ1m ,四个阶段回风侧漏风通道尺寸分别为(0m ㊁10m ㊁20m ㊁40m )ˑ1mˑ1m ㊂800m 采空区物理模型,如下图2所示,其余采空区物理模型以此作为参照㊂图2 800m 采空区物理模型2.2 模拟假设及边界条件设定由于井下条件复杂,因此针对采空区自燃发火问题研究需要进行合理的简化假设,如下所示:(1)将采空区区域视为非均匀的多孔介质;(2)忽略工作面巷道的设备和管道对模拟仿真结果的影响;(3)不考虑煤体水分蒸发与瓦斯解析对遗煤自然发火的影响㊂数值模拟有限元计算的根本是求解微分方程,求解微分方程的关键在于边界条件的确定㊂边界条件设定应根据工作面实际工况而定,选择湍流模型R N G K e p s i l o n (2e qn )作为数值模拟计算模型㊂将进风巷设置为速度入口(V e l o c i t y i n l e t ),测得风速v 为2m /s ㊂回风巷设置为自由流出(O u t f l o w )㊂漏风通道设置为速度入口(V e l o c i t yi n l e t )㊂模型四周均设置为壁面(W a l l )㊂采空区孔隙率根据经验公式[20](1)设定,编写U D F 直接导入F L U E N T 进行计算,采空区孔隙率分布如下图3所示㊂ N =0.2e 0.0221x +0.1()e 0.15L 2L 2y ()+1[](1)式中,N 为采空区孔隙率;x 为采空区走向长度方向(x 轴)坐标,m ;y 为采空区倾向长度方向(y 轴)坐标,m ;L 为工作面长度,m㊂图3 采空区孔隙率分布图25 华北理工大学学报(自然科学版) 第46卷2.3 模拟条件工作面向前推进采空区原岩应力发生改变,诱导采空区原生裂隙扩展与次生裂隙形成,风流通过裂隙成为漏风通道㊂不同工况下采空区存在不同漏风通道,针对2091采空区不同漏风情况,采取分阶段模拟采空区氧气浓度分布规律,模拟条件如下㊂(1)第Ⅰ段:当工作面推进至距开切眼640m 时,工作面存在漏风条件下采空区氧气浓度分布规律㊂(2)第Ⅱ段:当工作面推进至距开切眼800m 时,回风侧存在一条漏风通道条件下采空区氧气浓度分布规律㊂(3)第Ⅲ段:当工作面推进至距开切眼2170m 时,进回风两侧均存在一条漏风通道,两侧漏风通道长度相近条件下采空区氧气浓度分布规律㊂(4)第Ⅳ段:当工作面推进至距开切眼2380m 时,进回风两侧均存在一条漏风通道,回风侧漏风通道较长条件下采空区氧气浓度分布规律㊂3模拟结果分析根据该煤层自然发火的临界氧浓度指标,采空区自燃 三带 分别以氧含量8%和18%作为划分标准[21],模拟不同漏风情况下采空区氧浓度分布规律,模拟结果如下所示㊂3.1 第Ⅰ段采空区氧浓度场分布结果分析通过数值模拟得出采空区z =1m (距采空区底板1m )平面上氧浓度水平与立体分布结果,如下图4所示㊂图4 第Ⅰ段采空区氧浓度分布图由图4(a )可知,氧气主要分布在工作面附近,在采空区内同一区域,由于受到扩散运移阻力及遗煤氧化消耗,氧化带宽度从进风侧向回风侧逐渐变窄㊂进风侧采空区深部245m 处氧气浓度降低至8%,回风侧采空区深部140m 处氧气浓度降低至8%㊂由图4(b )可知,氧气主要聚集在工作面附近,沿z 轴方向氧气浓度与高度成负相关,这是由于氧气相较于空气密度大,主要集中在采空区的下部,由采空区底部向顶板扩散的速率较慢㊂3.2 第Ⅱ段采空区氧浓度场分布结果分析通过数值模拟得出采空区z =1m 平面上氧浓度水平与立体分布结果,如下图5所示㊂35 第2期 李江涛,等:多漏风通道采空区自燃 三带 划分研究图5 第Ⅱ段采空区氧浓度分布图 由图5(a )可知,进风侧采空区深部255m 处氧气浓度降低至8%,回风侧采空区深部267m 处氧气浓度降低至8%㊂工作面采空区回风侧氧气浓度增大而进风侧变化不大,这是由于回风侧与3093采空区形成漏风通道,空气通过漏风通道增大了采空区回风侧氧气浓度,进风侧由于不存在漏风通道氧气浓度变化不大㊂由图5(b)可知,越靠近工作面氧浓度越高,沿z 轴方向,前三个切面越高氧浓度越低,在采空区前部分区域,整个高度方向上氧浓度都大于8%㊂3.3 第Ⅲ段采空区氧浓度场分布结果分析通过数值模拟得出采空区z =1m 平面上氧浓度水平与立体分布结果,如下图6所示㊂图6 第Ⅲ段采空区氧浓度分布图由图6(a )可知,进风侧采空区深部400m 处氧气浓度降低至8%,回风侧采空区深部370m 处氧气浓度降低至8%㊂应力变化致使采空区进回风侧与临近采空区形成漏风通道,采空区氧气含量增加,采空区进风侧㊁回风侧以及中部氧气浓度向采空区深部延伸㊂由图6(b)可知,越靠近工作面氧浓度越高,沿z 轴方向前三个切面越高氧浓度越低,在采空区前部分区域,整个高度方向上氧浓度都大于8%㊂3.4 第Ⅳ段采空区氧浓度场分布结果分析通过数值模拟得出采空区z =1m 平面上氧浓度水平与立体分布结果,如下图7所示㊂图7 第Ⅳ段采空区氧浓度分布图45 华北理工大学学报(自然科学版) 第46卷由图7(a )可知,进风侧采空区深部420m 处氧气浓度降低至8%,回风侧采空区深部470m 处氧气浓度降低至8%㊂工作面推进至2170m 后,工作面采空区与3093采空区接触距离继续增大但与2394采空区接触距离保持不变㊂随着工作面向前推进,进风侧漏风通道保持不变,回风侧漏风通道继续增大,导致回风侧氧化带宽度增宽,进风侧氧化带宽度无明显变化,回风侧氧化带宽度大于进风侧㊂由图7(b)可知:越靠近工作面氧浓度越高,沿z 轴方向前三个切面越高氧浓度越低,在采空区前部分区域,整个高度方向上氧浓度都大于8%㊂3.5 采空区自燃三带 分布结果分析为了更加直观反应多漏风通道对采空区遗煤的影响,划分四种漏风情况下采空区自燃 三带 并进行对比分析,四个阶段采空区自燃 三带 分布如下图8~11所示㊂图8 第Ⅰ段采空区自燃 三带 分布图图9 第Ⅱ段采空区自燃 三带 分布图图10 第Ⅲ段采空区自燃三带 分布图55 第2期 李江涛,等:多漏风通道采空区自燃 三带 划分研究图11 第Ⅳ段采空区自燃三带 分布图由图8可知,只存在工作面漏风时,进风侧氧化带宽度为160m ,回风侧氧化带宽度为64m ㊂受采空区内遗煤耗氧和风流扩散运移阻力的影响,采空区距工作面同一距离氧浓度从进风侧到回风侧逐渐降低㊂由图9可知,进风侧氧化带宽度为150m ,回风侧氧化带宽度为210m ㊂2091工作面采空区与3093采空区相接触,受采动影响工作面采空区回风侧形成漏风通道,增大回风侧氧含量,导致回风侧氧化带宽度显著增大㊂由图10可知,进风侧氧化带宽度为270m ,回风侧氧化带宽度为240m ㊂工作面采空区与3093采空区㊁2394采空区形成漏风通道,进回风两侧均存在漏风通道导致采空区氧含量增加,氧化带宽度增大㊂由图11可知,进风侧氧化带宽度为280m ,回风侧氧化带宽度为400m ㊂当工作面推进至2170m 后,工作面采空区与2394采空区接触距离保持一定,与3093采空区接触距离继续增大,造成采空区回风侧氧化带宽度持续增加,进风侧氧化带宽度保持不变㊂由图8与图9对比分析可知,采空区存在漏风通道时其回风侧氧化带范围可由原来的64m 增大至210m ,漏风量与氧化带面积成正比,散热带面积受漏风量影响不大㊂由图10与图11对比分析可知,进回风两侧漏风通道大小接近时,进回风两侧的氧化带宽度差距不大,分别为270m ㊁240m ;回风侧漏风通道较大时,进风侧氧化带宽度变化不大,回风侧氧化带宽度显著增加,分别为280m ㊁400m ㊂综上所述,漏风量随漏风通道的增大逐渐增加,氧化带向采空区深部移动且逐渐变宽㊂4工程现场在采空区现场建立束管监测系统,对束管所取气体进行分析,观察采空区氧浓度场分布规律,结合数值模拟结果,确定矿井采空区自燃发火危险区㊂图12 2091工作面测点示意图65 华北理工大学学报(自然科学版) 第46卷4.1 现场测点布置方案在工作面上隅角及下隅角设置束管监测点,1号束管自上隅角向回风巷铺设,2号束管由下隅角向回风巷铺设,共布置2个监测点㊂随着工作面推进,束管逐渐埋入采空区,保护套管保证了束管的正常使用以及数据采集㊂采空区气体样品通过束管提取后进行气相色谱分析㊂图12为2091工作面测点布置示意图㊂4.2 氧浓度分布对比图将采空区束管采样以及数值模拟监测点氧气浓度进行对比分析,对比结果如下图13所示㊂图13 现场实测与模拟对比由图13(a )可知,1号监测点在工作面推进约75m 时,氧气浓度下降至18%,推进至140m 时氧气浓度下降至8%㊂图13(b )可知,2号监测点在工作面推进约93m 时,氧气浓度下降至18%,推进至50m 时氧气浓度下降至8%㊂对比可知:现场测试值与模拟值氧浓度相差低于5%,因此数值模拟结果可以真实反应多漏风通道采空区自燃 三带 的分布情况㊂5结论以开滦集团东欢坨矿2091工作面为工程背景,采用数值模拟与现场实测相结合的研究手段,分析了多漏风通道条件下采空区自燃 三带 分布规律,得出如下结论:(1)对四个阶段采空区氧气浓度分布规律进行分析,得出:漏风通道增大导致采空区氧气向深部移动㊂进风侧氧气浓度降低至8%时,Ⅰ~Ⅳ阶段离工作面距离分别为250m ㊁255m ㊁400m ㊁420m ;回风侧氧气浓度降低至8%时,Ⅰ~Ⅳ阶段离工作面距离分别为140m ㊁267m ㊁370m ㊁470m ㊂(2)在漏风条件下采空区氧化带宽度随着漏风通道增大逐渐变宽㊂Ⅰ阶段采空区仅存在工作面漏风条件下,进㊁回风侧氧化带宽度分别为157m ㊁64m ;Ⅱ阶段采空区仅回风侧存在漏风通道时,进㊁回风侧氧化带宽度分别为150m ㊁210m ;Ⅲ阶段采空区存在相似规模的漏风通道时,进㊁回风侧氧化带宽度分别为270m ㊁240m ;Ⅳ阶段回风侧漏风通道大于进风侧漏风通道时,进㊁回风侧氧化带宽度分别为280m ㊁400m ㊂(3)实测2091工作面采空区1号监测点在工作面推进约75m 时,氧气浓度下降至18%,推进至140m 时氧气浓度下降至8%;2号监测点在工作面推进约93m 时,氧气浓度下降至18%,推进至50m 时氧气浓度下降至8%㊂经过对比分析,现场测试值与模拟值氧浓度误差较小低于5%,为多漏风通道条件下采空区综合防火措施提供科学依据和理论基础㊂参考文献:[1] 高峰,臧云浩,王研等.生物质和煤/重质油废弃物炭材料的制备及其能源存储应用进展[J ].新型炭材料,2021,36(1):3448.75 第2期 李江涛,等:多漏风通道采空区自燃 三带 划分研究85华北理工大学学报(自然科学版)第46卷[2]章飞.复合采空区遗煤自燃极限参数变化及危险区域判定[J].矿业安全与环保,2020,47(4):6672.[3]吴文达.浅埋煤层群上部遗留煤柱联动失稳压架机理与控制研究[D].徐州:中国矿业大学,2020.[4]刘蓉蒸.特厚煤层分层开采上覆岩层裂隙场演化规律及采空区遗煤自燃防治技术研究[D].阜新&葫芦岛:辽宁工程技术大学,2022.[5]赵文彬,赵娟,李振武等.厚煤层窄工作面采空区立体自燃带分布规律研究[J].煤炭科学技术,2020,48(12):123130.[6]齐庆杰,景所香,吴宪等.分阶段放顶煤对采空区漏风控制作用[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2018,37(2):238243.[7]王振兴.榆北曹家滩煤矿易自燃特厚煤层采空区防灭火技术研究[D].西安:西安科技大学,2020.[8]郑纪武.采空区漏风对煤自燃特性的影响研究[D].西安:西安科技大学,2018.[9]王超群,周明,郭英等.近距离煤层群采空区漏风规律及防控措施研究[J].矿业安全与环保,2020,47(2):8184.[10]简俊常,杨岩,刘强等.高地温矿井孤岛工作面漏风规律及煤自燃危险区域研究[J].煤炭技术,2020,39(12):5558.[11]刘昆轮,常博,马祖杰等.自然风压作用下工作面采空区漏风特征研究[J].工矿自动化,2020,46(9):3843.[12]王钢.采煤工作面囊袋封堵漏风技术[J].煤矿安全,2019,50(10):7478.[13]刘红威,刘树锋,陈黎明等.切顶沿空留巷采空区自燃带分布特征及喷涂堵漏防灭火技术[J].采矿与安全工程学报,2022,39(3):624633.[14]翟小伟,蒋上荣,王博.U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究[J].煤炭工程,2020,52(1):100105.[15]汪东.回采工作面配风量对采空区漏风及自燃影响分析[J].煤炭科学技术,2016,44(12):96101.[16]田垚,杨成昊,孙全吉等.U型通风工作面采空区漏风规律研究[J].煤炭工程,2020,52(12):132136.[17] Z H A N GJ,A NJ,W E N Z,e t a l.N u m e r i c a l I n v e s t i g a t i o no fC o a l S e l f h e a t i n g i nL o n g w a l lG o a fC o n s i d e r i n g A i r f l o w L e a k a g e f r o mM i n i n g I n d u c e dC r a c k[J].P r o c e s s S a f e t y a n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n,2019,134.[18] Z HU O H,Q I NB,Q I N Q.T h e i m p a c t o f s u r f a c e a i r l e a k a g eo nc o a l s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o nh a z a r d o u s z o n e i n g o bo f s h a l l o wc o a ls e a m s:Ac a s e s t u d y o f B u l i a n t aM i n e,C h i n a[J].F u e l,2021,295.[19]邢震.浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究[J].工矿自动化,2021,47(2):8087+103.[20]王少锋,王德明,曹凯等.采空区及上覆岩层空隙率三维分布规律[J].中南大学学报(自然科学版),2014,45(3):833839.[21]王洋,董小明,吴建宾等.工作面沿空侧采空区煤自燃危险区域研究[J].煤矿安全,2022,53(3):193199.S t u d y o n t h eD e l i n e a t i o no f t h e"T h r e eZ o n e s"o f S p o n t a n e o u sC o m b u s t i o ni n t h eM i n i n g Z o n ew i t h M u l t i p l eL e a k a g eC h a n n e l sL I J i a n g-t a o1,2,Z H A N GJ i u-l i n g1,2,F A NJ i u-y u a n1,2,B A IY a n g1,2(1.C o l l e g e o fM i n i n g E n g i n e e r i n g,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,T a n g s h a nH e b e i063210,C h i n a;2.H e b e iK e y L a b o r a t o r y o fM i n eD e v e l o p m e n t a n dS a f e t y T e c h n o l o g y,T a n g s h a nH e b e i063210,C h i n a)K e y w o r d s:l e a k a g e p a t h w a y s;a i r s p a c e;s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n"t r i p l e z o n e";o x y g e n c o n c e n t r a t i o nA b s t r a c t:I no r d e r t o s t u d y t h e d i s t r i b u t i o n l a wo f o x y g e nc o n c e n t r a t i o n i n t h e g o a f u n d e r t h e c o n d i t i o no f m u l t i p l e a i r l e a k a g e c h a n n e l s,t h en u m e r i c a l s i m u l a t i o nw a su s e d t od i v i d e t h e s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n" t h r e e z o n e s"i n t h e g o a f u n d e r f o u r a i r l e a k a g e c o n d i t i o n s,a n d t h e a c c u r a c y o f t h e s i m u l a t i o nw a s v e r i f i e d b y t h e f i e l dm e a s u r e dd a t a.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e a i r l e a k a g e l e a d s t o t h em o v e m e n t o f t h eo x i d a t i o n z o n e t o t h ed e e pp a r to f t h e g o a f,a n dt h ea i r l e a k a g er a t e i n c r e a s e s g r a d u a l l y w i t ht h ea d v a n c eo f t h e w o r k i n g f a c e.W h e n t h e o x y g e n c o n c e n t r a t i o n i n t h e g o a f d e c r e a s e s t o8%,t h e d i s t a n c e f r o mt h e i n t a k e a n d r e t u r na i r s i d e s t o t h ew o r k i n g f a c e i n c r e a s e s f r o m245ma n d140mi n t h e f i r s t s t a g e t o420ma n d470m i n t h e f o u r t hs t a g e;T h e e r r o r b e t w e e nN o.1a n dN o.2b e a mt u b em o n i t o r i n gp o i n t so f2091w o r k i n g f a c ea n d t h e n u m e r i c a l s i m u l a t i o n r e s u l t s o f s t a g e I i s l e s s t h a n5%.T h e r e s e a r c h r e s u l t s c a n p r o v i d e t h e o r e t i c a lb a s i s a n d p o w e r f u l r e f e r e nc e f o r t h e t a r g e t ed p re v e n t i o n a n d c o n t r o l of c o a l s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n i ng o a f u n d e r s i m i l a r a i r l e a k a g e c o n d i t i o n s.。
