采空区抽放负压对自燃影响规律研究
本文选题:抽放负压 + 自燃“三带” ; 参考:《华北理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:近年来,瓦斯抽放已成为防治采空区瓦斯事故灾患的重要手段,但抽放负压的存在影响了采空区气体流场,从而改变了采空区气体浓度环境,很大程度上影响到遗煤自燃问题,因此研究抽放条件下采空区自燃规律对煤矿安全开采极为重要。综合国内外应用及研究现状,在对煤炭自燃机理、采空区瓦斯抽放理论等现有研究的基础之上,通过部分实验室实验、现场束管监测试验以及大量的数值模拟计算,对吕家坨矿5877Y工作面埋管抽放不同负压条件作用下的采空区遗煤自燃规律进行了研究。基于流体力学、传热学和传质学等基本学科理论分析,建立了采空区遗煤自燃的多物理场耦合数学模型;通过工业分析、综合热分析等实验,测得煤体水分含量、煤体密度、放热强度等基础参数,并分析了煤样的放热情况,得出了放热量随温度的变化折线图,为后期数值模拟提供参考依据;通过对5877Y工作面布置束管监测回采期间采空区的氧浓度分布情况,并结合氧浓度指标划分出埋管抽放前采空区自燃“三带”的范围;通过建立采空区自燃发火数学模型,并利用COMSOL数值模拟软件解算,模拟得出不同抽放负压条件下的采空区流场、温度场和氧浓度场分布情况,划分出不同抽放负压条件下采空区自燃“三带”和高温危险区域,并对比束管监测实验数据与数值模拟分析结果,验证了数值模拟的准确性。最终利用数值模拟得出了不同抽放负压对采空区遗煤自燃的影响规律,准确预测了不同抽放负压条件下自燃“三带”以及高温危险区域的范围,对抽放条件下采空区遗煤自燃火灾防治工作的开展具有重要的现实指导意义。
[Abstract]:In recent years, gas drainage has become an important means to prevent and cure gas accidents in goaf, but the existence of drainage negative pressure has affected the gas flow field in goaf, which has changed the gas concentration environment in goaf and affected the spontaneous combustion of coal to a great extent. Therefore, it is very important to study the spontaneous combustion law of goaf in the condition of pumping. On the basis of existing research on coal spontaneous combustion mechanism, gas drainage theory in goaf and so on, through some laboratory experiments, field beam tube monitoring tests and a large number of numerical simulation calculations, this paper synthesizes the application and research status at home and abroad. The spontaneous combustion of coal left in goaf under different negative pressure conditions of buried pipe drainage in 5877Y face of Lujiatuo Coal Mine was studied. Based on the theoretical analysis of fluid mechanics, heat transfer and mass transfer, the multi-physical field coupling mathematical model of spontaneous combustion of coal in goaf is established, and the moisture content and density of coal body are measured by industrial analysis and comprehensive thermal analysis. The basic parameters such as exothermic intensity, and the exothermic situation of coal sample are analyzed, and the curve diagram of heat release with temperature is obtained, which provides a reference for the later numerical simulation. The distribution of oxygen concentration in goaf during mining period is monitored by arranging beam tube in 5877Y working face, and the range of "three zones" of spontaneous combustion in goaf before drainage of buried pipe is divided according to oxygen concentration index, and the mathematical model of spontaneous combustion in goaf is established. By using COMSOL numerical simulation software, the distribution of flow field, temperature field and oxygen concentration field in goaf under different pumping negative pressure conditions are obtained, and the "three zones" and high temperature dangerous areas of goaf spontaneous combustion under different suction negative pressure conditions are divided. The accuracy of the numerical simulation is verified by comparing the experimental data of beam tube monitoring with the results of numerical simulation. Finally, by using numerical simulation, the influence of different suction negative pressure on spontaneous combustion of coal in goaf is obtained, and the "three zones" of spontaneous combustion and the range of high temperature dangerous area under different suction negative pressure conditions are accurately predicted. It has important practical guiding significance for the fire prevention and control work of coal spontaneous combustion in goaf under the condition of pumping.
【学位授予单位】:华北理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD752.2
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 褚廷湘;姜德义;余明高;陈月霞;;顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃机制及安全抽采量研究[J];煤炭学报;2016年07期
2 邓军;张志鹏;马砺;李珍宝;;起始温度对煤样二次氧化特性影响的实验研究[J];煤炭技术;2015年11期
3 辛程鹏;刘义磊;;煤自燃预测预报指标性气体实验研究[J];煤炭技术;2015年08期
4 李丹;;综采工作面采空区自燃“三带”的判定及应用[J];煤炭技术;2015年08期
5 黄素果;;孤岛综放工作面采空区残煤自燃指标气体及“三带”特征研究[J];煤炭技术;2015年06期
6 汪文革;袁奎;;注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响[J];煤炭科学技术;2014年12期
7 张晓波;;煤层自然发火指标气体试验研究[J];内蒙古煤炭经济;2014年05期
8 莫达彪;张景钢;;采空区埋管抽放技术在U型通风系统工作面上隅角瓦斯治理应用研究[J];华北科技学院学报;2014年04期
9 吴光旭;;综放面内错尾巷顶板走向钻孔抽采瓦斯技术[J];内蒙古煤炭经济;2014年02期
10 单广军;秦金辉;;采空区埋管抽采瓦斯治理效果研究[J];中州煤炭;2014年01期
相关博士学位论文 前4条
1 余陶;采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D];中国科学技术大学;2014年
2 刘伟;采空区自然发火的多场耦合机理及三维数值模拟研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
3 刘星魁;沿空侧碎裂煤柱耗氧升温的特征研究及应用[D];中国矿业大学(北京);2012年
4 王月红;移动坐标下采空区自然发火的有限体积法模拟研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
相关硕士学位论文 前7条
1 何公民;近距离煤层综放工作面采空区煤炭自燃危险性研究[D];安徽理工大学;2012年
2 康雪;上隅角瓦斯治理及采空区漏风流场模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
3 宫鹏巍;古汉山煤矿采空区瓦斯抽采技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
4 赵长波;基于Fluent的采空区流场与瓦斯分布规律研究[D];山东科技大学;2011年
5 李永兵;高瓦斯易自燃煤层综放工作面采空区瓦斯治理技术研究[D];安徽理工大学;2011年
6 陈曦;亭南煤矿瓦斯抽放条件下采空区自燃防治技术研究[D];西安科技大学;2009年
7 高志才;极易自燃煤层综放面采空区自然发火预测技术研究[D];西安科技大学;2009年
,本文编号:2058229
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/2058229.html