非间隔式注氮防灭火理论及技术研究

发布时间：2018-03-31 17:11

  本文选题：注氮防灭火　切入点：非间隔式　出处：《中国矿业大学（北京）》2013年博士论文

【摘要】：我国矿井现阶段预防回采工作面采空区遗煤自燃普遍采用埋管注氮工艺,它主要存在两方面的严重缺陷：注氮点在空间上存在间隔,致使氮气在采空区未形成连续性分布,注氮惰化效果差,所需注氮量大；注氮埋管交替丢弃在采空区内,材料不能回收,造成极大的资源浪费,投入成本大。针对传统埋管注氮工艺的主要问题,提出了非间隔式注氮防灭火工艺,保持注氮点与工作面的同步移动,使注氮点在采空区保持空间上的连续。根据材料力学相关原理将非间隔式注氮防灭火工艺设计成边旋转边牵引的方式,利用注氮管路的抗剪切能力克服牵引过程中的最大阻力。运用岩土力学模拟软件FLAC3D模拟分析采空区注氮埋管管壁应力分布状态；基于弹性力学、结构力学与卸荷拱原理等相关理论,研究得出上覆岩层对采空区注氮埋管管壁施加载荷与非间隔式注氮防灭火工艺动力值的理论计算方法。基于煤氧复合理论,建立了采空区高温区域判别模型,为确定非间隔式注氮防灭火工艺实施的最佳注氮点位置提供了理论依据。理论分析研究了非间隔式注氮防灭火装备的牵引方式、计算了注氮管路各项参数、确定了各管段之间联接方法；设计加工了非间隔式注氮防灭火装备,并进行了现场试验校核与装备设计参数优化。
[Abstract]:To prevent spontaneous combustion of coal in goaf of mining face in our country at present, buried pipe nitrogen injection technology is widely used, which mainly has two serious defects: nitrogen injection points are spaced in space, resulting in non-continuous distribution of nitrogen gas in goaf.The nitrogen injection tube is discarded in the goaf alternately, the material can not be recovered, resulting in a great waste of resources and high input cost.In view of the main problems of the traditional nitrogen injection technology for buried pipes, a non-interval nitrogen injection fire extinguishing technology is put forward, which keeps the nitrogen injection point moving synchronously with the working face, so that the nitrogen injection point can keep the continuity of space in the goaf.According to the principle of mechanics of materials, the non-spaced nitrogen injection fire extinguishing process is designed as the way of side rotating and drawing, and the maximum resistance in the course of traction is overcome by the shear resistance of nitrogen injection pipeline.Using geotechnical mechanics simulation software FLAC3D to simulate and analyze the stress distribution of nitrogen injected pipe wall in goaf, based on the theory of elasticity, structural mechanics and unloading arch, etc.The theoretical calculation method of load on the wall of nitrogen injection pipe in goaf and dynamic value of non-spaced nitrogen injection to prevent and extinguish fire are obtained.Based on the theory of coal and oxygen composite, the model of high temperature zone discrimination in goaf is established, which provides a theoretical basis for determining the best position of nitrogen injection point for the implementation of non-interval nitrogen injection fire prevention and extinguishing technology.The traction mode of non-spaced nitrogen injection fire extinguishing equipment is studied theoretically, the parameters of nitrogen injection pipeline are calculated, and the connecting method between each section is determined, and the non-spaced nitrogen injection fire extinguishing equipment is designed and processed.Field test checking and equipment design parameter optimization are also carried out.
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD75

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本文编号：1691668