综放采场CO涌出特征与自燃危险区域判定研究

发布时间：2020-02-27 02:45

【摘要】：论文采用实验室实验、现场综合观测、理论分析与数值模拟相结合的方法,系统开展了综放采场CO涌出特征和采空区煤自燃危险区域判定等方面的研究,这对于煤矿内因火灾防治具有重要的理论意义和实用价值。综放采场煤自燃的基础特性与矿压显现方面,通过综合热分析实验揭示了煤自燃进程失水失重、氧化增重和燃烧失重等反应现象的本质和特征温度的变化规律,发现了煤自燃进程不同增失重阶段对应不同临氧体积分数的客观现象。提出了将煤自燃析出的气态产物分为解吸气体、氧化气体和热解气体的分类方法,计算获得了氧化气体和热解气体生成的活化能,指出了CH4、C2H6、C3H8、C2H4和C3H6等气体的生成是多元反应综合作用的结果。通过矿压现场观测与UDEC数值模拟,分析获得了试验采场的断裂带基本顶、基本顶初次及周期来压步距,指出了基本顶失稳形式为滑落失稳,垮落形式为台阶岩梁结构的整体切落。根据采场底板支承压力的变化规律划分了“矿压水平三带”,为后续划分采空区煤自燃三带提供了理论支撑。综放采场CO涌出与来源辨识方面,在系统分析矿井CO气体成因类型与产生机理的基础上提出了原生和次生CO气体的分类方法。通过多参量的相关性分析,辨识出了试验采场CO气体的主要来源。结合采场矿压显现特征揭示了回风隅角CO气体周期性增大涌出是周期性滑落失稳形成的冲击力挤压模拟墙前方采空区CO气体造成的。采空区煤自燃危险区域判定方面,获得了采空区O2与CO体积分数在走向方向和倾向方向上的变化规律,阐述了CO体积分数法划分采空区煤自燃三带的具体方法。利用氧体积分数法和漏风流速模拟法分析证明了CO体积分数法划分采空区煤自燃三带是可行和切合实际的。阐述了采空区煤自燃三带与矿压水平三带的对应关系,并取CO体积分数法、氧体积分数法和漏风流速法划分的氧化自燃带的交集作为采空区的煤自燃危险区域,计算获得了预防采空区煤自燃的安全回采速度。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752.2

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本文编号：2583161