羊场湾煤矿液态二氧化碳防灭火技术研究

发布时间：2020-06-06 08:12

【摘要】：矿井火灾是煤矿五大自然灾害之一,不仅造成大量煤炭资源的损失,还严重威胁煤矿的安全生产。因此,矿井火灾防治对煤矿的安全生产具有重要意义。羊场湾煤矿在收尾阶段,采空区出现CO气体并存在不同程度的超限现象,一旦发生煤自燃灾害将会造成严重的危害。本文通过数值模拟、理论分析和工程应用结合的研究方法综合分析了二氧化碳在采空区内的运移规律,设计了采空区注液态CO_2防灭火工艺。首先在前人对采空区上覆岩层垮落特征的研究基础上,结合羊场湾煤矿II020205工作面采空区的实际情况分析了采空区内孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数的分布特性,为编制孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数UDF提供了重要的依据。模拟了采空区内的风流场、气体浓度场,得到了采空区内的氧气浓度分布规律和CO_2扩散规律,进而得到了采空区进风巷一侧最佳注二氧化碳钻孔布置位置。根据CO_2扩散范围定量分析了CO_2注入强度对采空区惰化效果的影响,得到了采空区内CO_2的最佳注入强度。分析了液态CO_2对采空区的惰化机制,研究了两种CO_2压注工艺,解决了液态CO_2在运输过程中容易堵塞管道、爆管等问题。最后结合数值模拟结果和理论分析,并根据场湾煤矿II020205工作面自然发火情况,设计了现场注液态CO_2工艺,确定了采空区进风巷一侧注液态CO_2钻孔布置位置及注入强度,通过监测工作面和采空区的CO浓度分析了羊场湾煤矿液态二氧化碳防灭火技术的实际效果。
【图文】：

采空区,进风巷,数值计算模型,回风巷

3 采空区 195×2sys 软件中前处理软件 ICEM 建立数值计算模型并划分网格网格如图 2-3 所示。图 2-2 几何模型Figure 2-2 The geometrical model进风巷回风巷工作面采空区

分布图,进风巷,氧气浓度,分布图

图 2-7 进风巷一侧氧气浓度分布图Figure 2-7 The Oxygen concentration distribution of the intake lane注液态 CO2钻孔位置对采空区防自燃效果的影响（Effect oid CO2Drilling Position on Spontaneous Combustion Preventif）为了研究注液态 CO2钻孔位置对采空区惰化效果的影响，，注入强度设定为模拟方案如表 2-3 所示。表 2-3 数值模拟方案Table 2-3 The programme of numerical simulation方案序号注入强度（kg/s）注口位置距工作面距离（m方案一 4 30方案二 4 40方案三 4 50 采空区 CO2流场分析
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD752.2

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