谢一矿综采工作面采空区遗煤低温氧化特性与自燃防治技术研究

发布时间：2020-07-07 00:24

【摘要】：谢一矿5121(3)综采工作面,为突出煤层,瓦斯涌出量较大,上阶段5111C13及5111(3)工作面和上覆5121C15及5111C15煤层都已回采,工作面极易与邻近层采空区连通。在回采过程中,为防止瓦斯事故,配风量大,采空区漏风往往比较严重,而采空区“三带”的范围随漏风强度的变化而变化,使得采空区危险区域的范围增大。由于回采率低,采空区遗煤较多,与相邻的采空区漏风严重,一旦发火,位置很难确定,灭火困难。本文通过理论分析、实验研究、数值模拟和现场实测相结合的方法,对谢一矿5121(3)工作面采空区遗煤自燃做了比较系统的研究。以煤的低温氧化实验为切入点,将失重率、总吸氧量、热流率、热释放量以及特征温度作为煤低温氧化时的主要参数,分析了不同含水量、不同粒径煤样的低温氧化规律,优选出了采空区遗煤自燃的指标气体CO、C3H8和C2H4。结合多孔介质、渗流力学等理论,应用Fluent模拟软件,建立了采空区三维数学、物理模型,并依据采空区漏风风速划分指标,分析了不同供风量条件下的采空区“三带”的分布情况。根据5121(3)工作面的现场情况,在进、回风巷预埋束管,采集各测点的氧气浓度,总结出了实际的采空区“三带”分布情况。最后,以此为依托建立了5121(3)综采工作面采空区煤炭自燃早期预测预报系统以及综合防灭火体系,一旦监测到自然发火指标气体的出现,则立即启动以注氮、注浆为主的防灭火系统,保证工作面的安全生产。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【图文】：

TG曲线,实验仪,热分析,煤样

司），如图2所示。它的热流精度为0.1//6；，控温精度为o.rc。本仪器可同时完成对煤样的TGA、DTA和DSC的热分析测定。实验过程可全自动化，测定结果可用数据库形式输出。If'BSMSH. iMfl “ im ■,.■!> ■ ? - ■“ Lm■办-"HX.. il,- - - vB图2热分析实验仪Fig2 Thermal analysis experiment instrument2.分选蹄分样蹄懫用由上海黄浦区隆顺兴厂生产，蹄子孔径分别为：1mm、0.5 mm、0.25 mm、0.2 mm、0.15 mm 和 0.1 mm,即 20 目、40 目、60 目、80 目、100 目和120目。3.2.2样品制备将5121 (3)工作面新懫的C13煤煤样剥去外层煤，取其煤芯，快速研磨后用分样筛蹄选所需粒径的煤粉样品。预先计算出制备不同含水量样品所需的水量，用微型注射器取所需水量的体积，并注入到水分平衡器的水槽中，煤样放在水槽上面的煤样器中，水蒸发后被煤样吸收，直至水全部蒸发后，取出煤样；另外煤本身含有天然水分，因此，煤样的实际含水量是以TG曲线测出的值为准。3.3实验测定和结果分析3.3.1研究水分对煤低温氧化的影响水分在煤低温氧化过程中的作用具有两面性

物理模型,网格划分,供风量,工作面

面区域网格间距设为Im,采空区网格间距为2m，划分网格数量约为208430个，几何模型网格划分如图32所示。图32物理模型网格划分图Fig 32 Physical model mesh partition graph2.边界条件的设置1)入口边界条件：设置为速度入口（Velocity-inlet)，风速设置见表15，均勾风流垂直于进风巷入口进入。表15工作面模拟风量Table 15 The simulative air flow of working face组别工作面供风量/(m3/min) 风速/(m/s)1 1200 1.4262 1428 1.73 1680 2.0注：工作面实际供风量为1200 m3/min51

云图,采空区漏风,云图,风量

图33风量为1200 ni3/min时采空区漏风等值线分布云图（Z=2m)■yFig 33 Air Leakage contour nephogram of the goaf in 1200 m /min

【参考文献】