以大海则煤矿20101回采工作面为研究对象，通过束管监测采空区内的氧气浓度变化规律，对现场监测所得数据进行分析，划分出采空区自燃“三带”。同时对采空区建立数学模型和物理模型，进行自燃“三带”数值模拟，利用现场测试结果验证了模拟结果的准确性，并根据此模型进行注氮数值模拟，优化注氮参数。结果表明，进风侧距工作面0～16.01 m为散热带，16.01～94.28 m为氧化带，大于94.28 m为窒息带；回风侧距工作面距离0～5.07 m为散热带，5.07～61.82 m为氧化带，大于61.82 m为窒息带。注氮位置30 m处注氮量2 880 m3/h对20101综采工作面采空区的惰化效果较好，可满足工作面安全生产需要且更加具有经济效益。

国家自然科学基金面上项目(52074279)；

1 数学模型与物理模型建立
1.1 数学模型
(1)基本控制方程。
①质量守恒连续性方程表达式如下：
②动量守恒方程表达式如下：
③能量守恒方程表达式如下：
④组分守恒方程表达式如下：
⑤采空区气体扩散规律满足Fick定律[18],其表达式为：
⑥氧气消耗方程。煤的化学反应方程在宏观上可表示为：
(2)采空区多孔介质非均质三维连续化模型。
(3)采空区非均质多孔介质动量损失模型。
1.2 采空区物理模型建立与参数设置
(1)物理模型与网格划分。
(2)模拟相关参数设置。
(3)采空区空隙率与渗透率分布。
2 采空区自燃“三带”现场监测及数值模拟
2.1 采空区自燃“三带”现场监测
2.2 模拟的验证
3 注氮参数优化
3.1 20101综采工作面注氮参数的选择和设置
(1)注氮位置。
(2)注氮量。
3.2 20101综采工作面注氮参数优化
4 结论

[1]张道伟,李文军,任浩,等.大海则煤矿20101工作面采空区自燃“三带”分布规律及注氮参数优化[J].煤炭科技,2024,45(04):147-157.