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采空区石门负压对氧气浓度场影响的动态演变过程研究汇报人：2024-01-22

目录CONTENTS引言采空区石门负压形成机理氧气浓度场动态演变过程负压对氧气浓度场影响分析实验研究与数值模拟验证结论与展望

01引言

采空区氧气浓度场对矿山安全至关重要随着矿山开采的进行，采空区逐渐形成，氧气浓度场的变化直接影响矿山的安全生产和工人的生命安全。石门负压对氧气浓度场的影响亟待研究石门作为矿山通风系统的重要组成部分，其负压变化对采空区氧气浓度场的影响尚未得到充分研究，因此开展相关研究具有重要的理论意义和实践价值。研究背景和意义

VS目前，国内外学者对采空区氧气浓度场的研究主要集中在数值模拟、相似模拟和现场实测等方面，取得了一系列重要成果。然而，针对石门负压对氧气浓度场影响的研究相对较少，且主要集中在静态分析方面。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来对采空区氧气浓度场的研究将更加注重动态演变过程的模拟和分析。同时，随着矿山安全要求的不断提高，对石门负压等关键因素的研究将更加深入和细致。国内外研究现状国内外研究现状及发展趋势

本研究以某典型矿山为例，通过建立三维数值模型，模拟分析石门负压变化对采空区氧气浓度场的影响。具体内容包括：建立采空区和通风系统的三维数值模型；设定不同的石门负压变化情景；模拟分析不同情景下采空区氧气浓度场的动态演变过程。研究内容本研究采用数值模拟方法进行研究。首先，基于计算流体力学（CFD）理论，建立采空区和通风系统的三维数值模型；其次，利用CFD软件对模型进行求解，得到不同石门负压变化情景下采空区氧气浓度场的分布情况；最后，通过对模拟结果的分析和比较，揭示石门负压变化对采空区氧气浓度场的影响规律。研究方法研究内容和方法

02采空区石门负压形成机理

采空区石门负压是指在煤矿等地下开采过程中，由于采空区的形成和通风系统的作用，使得石门（连接巷道和采空区的通道）内产生一定的负压现象。采空区石门负压具有动态变化的特性，随着开采工作的进行和通风系统的调整，负压大小和分布范围会发生变化。负压的存在使得采空区内的空气流动受到影响，氧气浓度场分布发生变化，对矿井安全生产和矿工生命安全具有重要意义。采空区石门负压概念及特点

采空区的形成随着煤炭等资源的开采，地下形成采空区，破坏了原有的应力平衡，导致围岩变形、破裂，产生漏风通道，使得通风系统中的风流在石门处产生局部负压。通风系统向采空区提供新鲜空气，同时排出污浊空气。在通风过程中，由于风流受到巷道摩擦阻力、局部阻力等因素的影响，使得风流在石门处产生能量损失，从而形成负压。地质构造的复杂程度、开采方法、工作面推进速度等因素都会对采空区石门负压的形成和变化产生影响。通风系统的作用地质构造和开采技术负压形成原因及影响因素

随着开采工作的进行，采空区范围不断扩大，漏风通道逐渐增多，负压大小和分布范围也会发生变化。同时，通风系统的调整也会对负压产生影响。通过建立数学模型、进行现场实测和数值模拟等方法可以对采空区石门负压进行预测。其中，数学模型可以描述负压与各种影响因素之间的关系；现场实测可以获得实际数据，为预测提供依据；数值模拟可以模拟实际开采过程，预测未来负压的变化趋势。负压变化规律预测方法负压变化规律及预测方法

03氧气浓度场动态演变过程

初始分布在采空区石门负压作用下，氧气浓度场呈现非均匀分布，高浓度区域主要集中在进风侧，低浓度区域则位于回风侧。时空变化随着采空区漏风量的增加和时间的推移，氧气浓度场逐渐发生变化，高浓度区域向回风侧移动，低浓度区域范围逐渐扩大。分布形态氧气浓度场的分布形态受负压大小、漏风量、风流速度等多种因素影响，可能呈现梯度分布、斑块状分布或复杂的三维分布形态。氧气浓度场分布特征

氧气浓度变化原因及影响因素负压作用采空区石门负压是引起氧气浓度变化的主要原因，负压大小直接影响氧气浓度场的分布和变化速率。漏风量漏风量的大小和分布对氧气浓度场有显著影响，漏风量增加会导致氧气浓度降低，漏风分布不均则会引起局部氧气浓度的变化。风流速度风流速度影响氧气在采空区的扩散和混合过程，速度越快，氧气扩散范围越广，浓度变化也越迅速。煤自燃采空区遗煤自燃会消耗大量氧气，导致局部氧气浓度显著降低，同时产生有害气体，对安全生产构成威胁。

在采空区石门负压作用下，氧气浓度场呈现动态演变过程，其变化规律受负压、漏风量、风流速度等多种因素的综合影响。通过长期观测和分析，可以揭示氧气浓度场的动态演变规律。动态演变规律基于氧气浓度场的动态演变规律，可以采用数值模拟、相似模拟和现场实测等方法进行预测。其中，数值模拟方法通过建立数学模型和计算机仿真，可以预测不同条件下的氧气浓度场分布情况；相似模拟方法通过建立相似模型进行试验，可以模拟实际采空区的氧气浓度场变化情况；现场实测方法则通过布置传感器网络