煤田火区多场耦合作用下火源中心形成与识别方法研究
| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 1 绪论 | 第13-26页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第13-15页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第13-14页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第14-15页 |
| 1.2 国内外研究动态及发展趋势 | 第15-22页 |
| 1.2.1 煤田露头自燃机理实验研究现状 | 第16-17页 |
| 1.2.2 多孔介质煤岩体热破坏特征研究现状 | 第17-19页 |
| 1.2.3 煤田火区数学模型及本构方程研究现状 | 第19页 |
| 1.2.4 煤田火区多场耦合问题研究现状 | 第19-20页 |
| 1.2.5 煤田火区综合判定研究现状 | 第20-21页 |
| 1.2.6 问题的提出 | 第21-22页 |
| 1.3 研究内容、研究方案、技术路线 | 第22-26页 |
| 1.3.1 研究内容 | 第22-23页 |
| 1.3.2 研究方案 | 第23-24页 |
| 1.3.3 技术路线 | 第24-26页 |
| 2 火区煤样自燃特性实验研究 | 第26-53页 |
| 2.1 火区煤样低温自然发火模拟实验 | 第26-44页 |
| 2.1.1 煤自燃放热特性理论计算模型 | 第26-30页 |
| 2.1.2 实验装置 | 第30-32页 |
| 2.1.3 实验条件 | 第32页 |
| 2.1.4 实验结果分析 | 第32-44页 |
| 2.2 火区煤样氧化自燃热分析实验 | 第44-51页 |
| 2.2.1 热分析实验原理 | 第44-45页 |
| 2.2.2 实验装置 | 第45-46页 |
| 2.2.3 实验条件 | 第46页 |
| 2.2.4 实验结果及分析 | 第46-50页 |
| 2.2.5 TG热重曲线拟合分析 | 第50-51页 |
| 2.3 本章小结 | 第51-53页 |
| 3 热力耦合作用下煤岩特性实验研究 | 第53-78页 |
| 3.1 火区煤岩物理特性实验 | 第53-63页 |
| 3.1.1 实验原理 | 第53-54页 |
| 3.1.2 实验方法 | 第54-56页 |
| 3.1.3 物理特性分析 | 第56-63页 |
| 3.2 火区煤样渗透性实验 | 第63-67页 |
| 3.2.1 实验原理 | 第63-65页 |
| 3.2.2 实验装置与步骤 | 第65页 |
| 3.2.3 煤样渗透率分析 | 第65-67页 |
| 3.3 火区煤岩样不同温度下CT扫描实验 | 第67-76页 |
| 3.3.1 实验原理 | 第67-68页 |
| 3.3.2 实验条件及CT扫描过程 | 第68-70页 |
| 3.3.3 煤样在不同温度下CT图像特征分析 | 第70-73页 |
| 3.3.4 岩样在不同温度下CT图像特征分析 | 第73-76页 |
| 3.4 本章小结 | 第76-78页 |
| 4 火区动态演化试验研究及固热耦合模拟 | 第78-109页 |
| 4.1 煤田火区动态演化试验相似模拟理论 | 第79-82页 |
| 4.1.1 相似模拟理论 | 第79-80页 |
| 4.1.2 试验台相似模型设计 | 第80-82页 |
| 4.2 相似材料 | 第82-84页 |
| 4.3 煤田火区动态演化过程相似模拟试验台 | 第84-92页 |
| 4.3.1 试验装置 | 第84页 |
| 4.3.2 箱体系统 | 第84-85页 |
| 4.3.3 模型系统 | 第85-86页 |
| 4.3.4 加热升温系统 | 第86页 |
| 4.3.5 温度检测与分析系统 | 第86-88页 |
| 4.3.6 供气与检测系统 | 第88-89页 |
| 4.3.7 应力应变位移检测系统 | 第89-90页 |
| 4.3.8 测点布置设计 | 第90-92页 |
| 4.4 正交试验设计 | 第92-93页 |
| 4.5 基于动态演化平台的固热耦合模拟 | 第93-95页 |
| 4.5.1 模型建立 | 第93-94页 |
| 4.5.2 边界条件及求解设置 | 第94-95页 |
| 4.6 模拟结果 | 第95-103页 |
| 4.7 因素敏感性分析 | 第103-108页 |
| 4.8 本章小结 | 第108-109页 |
| 5 火源中心区域多场耦合数值模拟 | 第109-144页 |
| 5.1 煤田火区多场理论与耦合机理 | 第109-111页 |
| 5.1.1 多场理论构架 | 第109-110页 |
| 5.1.2 耦合机理分析 | 第110-111页 |
| 5.2 煤田火区多场耦合基本方程及边界条件 | 第111-116页 |
| 5.2.1 动量平衡方程及边界条件 | 第111-112页 |
| 5.2.2 对流扩散方程及边界条件 | 第112-113页 |
| 5.2.3 反应速率方程 | 第113-114页 |
| 5.2.4 自定义方程及边界条件 | 第114-115页 |
| 5.2.5 结构变形控制方程及热应力本构方程 | 第115-116页 |
| 5.2.6 能量方程及边界条件 | 第116页 |
| 5.3 煤田火区多场耦合二维数值模拟 | 第116-121页 |
| 5.3.1 工程背景 | 第116-117页 |
| 5.3.2 基本假定 | 第117页 |
| 5.3.3 二维物理模型与网格划分 | 第117-118页 |
| 5.3.4 物理参数设定 | 第118-119页 |
| 5.3.5 模型求解策略 | 第119-121页 |
| 5.4 二维模型数值模拟结果分析 | 第121-132页 |
| 5.4.1 化学反应场模拟结果 | 第121页 |
| 5.4.2 流场模拟结果 | 第121-124页 |
| 5.4.3 传质模拟结果 | 第124-128页 |
| 5.4.4 孔隙率（渗透率）结果 | 第128-130页 |
| 5.4.5 传热模拟结果 | 第130-132页 |
| 5.5 煤田火区多场耦合三维数值模拟 | 第132-143页 |
| 5.5.1 工程背景 | 第132页 |
| 5.5.2 基本假定 | 第132-133页 |
| 5.5.3 三维物理模型与网格划分 | 第133页 |
| 5.5.4 物理参数设定 | 第133-134页 |
| 5.5.5 三维模型数值模拟结果及分析 | 第134-143页 |
| 5.6 本章小结 | 第143-144页 |
| 6 煤田火区火源中心识别方法研究 | 第144-163页 |
| 6.1 火区火源中心温度红外成像测定实验 | 第144-149页 |
| 6.1.1 实验目的 | 第144页 |
| 6.1.2 导热微分方程 | 第144-146页 |
| 6.1.3 实验设计 | 第146-147页 |
| 6.1.4 实验结果及分析 | 第147-149页 |
| 6.2 煤田火区火源形成必要条件 | 第149-152页 |
| 6.2.1 煤层厚度 | 第149-150页 |
| 6.2.2 氧气浓度 | 第150页 |
| 6.2.3 漏风强度 | 第150-151页 |
| 6.2.4 覆岩特性 | 第151-152页 |
| 6.2.5 煤层燃烧推进速度 | 第152页 |
| 6.3 火区自燃危险度概率函数及定量划分理论 | 第152-161页 |
| 6.3.1 火区自燃危险度概率函数 | 第152-155页 |
| 6.3.2 火区燃烧状态定量划分及“四区”理论 | 第155-159页 |
| 6.3.3 火区火源中心划分方法步骤与颜色标识 | 第159-160页 |
| 6.3.4 自燃危险度概率函数的广义推广 | 第160-161页 |
| 6.4 本章小结 | 第161-163页 |
| 7 结论与展望 | 第163-167页 |
| 7.1 主要结论 | 第163-165页 |
| 7.2 创新点 | 第165页 |
| 7.3 展望 | 第165-167页 |
| 致谢 | 第167-168页 |
| 参考文献 | 第168-180页 |
| 附录 | 第180页 |
