高温-热学参数耦合效应下地下气化围岩温度场扩展模拟研究

Simulation study on temperature field expansion of surrounding rock in underground coal gasification considering coupling effect of high temperature-thermal parameters

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中文摘要：煤炭地下气化过程中产生的高温改变了燃空区围岩的热学参数,从而影响燃空区围岩温度场的传播.目前缺乏针对高温-热学参数耦合效应下的煤炭地下气化围岩温度场扩展规律的研究,造成气化过程中温度场扩展的反演计算相对失真,限制了多场耦合条件下地下气化采场围岩控制技术的发展,亟待开展相关研究.利用Fish语言对FLAC3D自带的热传导模型进行改进,建立了高温-热学参数耦合效应下温度场研究的数值模拟方法,并将其应用于煤炭地下气化围岩温度场扩展的研究中,取得以下成果:高温极大改变了煤炭热学参数的分布,同时热学参数的分布的变化也改变了温度场的扩展规律,高温与热学参数具有双向耦合特征;煤炭地下气化围岩温度场扩展经历了3个阶段,煤层燃烧过程中的高温扩展阶段,对流散热过程中的冷却扩展阶段,气化完成后不与外界产生热交换的稳定扩展阶段,热学参数的耦合作用改变了煤炭地下围岩温度场的分布,高温扩展阶段结束后温度场在顶板传播范围为3.2 m,两侧煤壁6.5 m,底板1.3 m.冷却扩展阶段温度场在顶板传播范围为12.2 m,两侧煤壁7 m,底板5.5 m;气化完成后温度场在燃空区围岩内部持续传播,继续影响燃空区围岩的长期稳定性.

作者：

刘潇鹏、郭广礼、董志勇、郭超、周峻、李怀展

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作者单位：

安徽理工大学空间信息与测绘工程学院,安徽淮南 232001

中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116

山西焦煤集团有限责任公司,山西太原 030024

关键词：

煤炭地下气化高温-热学参数耦合温度场分布围岩温度场

基金：

安徽理工大学校级重点项目安徽省自然科学基金山西省科技重大专项揭榜资助项目

项目编号：

Xjzd2020-132108085QE20720191101016

出版年：

2022

DOI：

10.13199/j.cnki.cst.2021-0806

煤炭科学技术

煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：2.095

ISSN：0253-2336

年,卷(期)：2022.50(3)

被引量1
参考文献量8