高位钻孔瓦斯抽放条件下采空区浮煤自燃影响效应研究

发布时间：2017-03-30 00:26

  本文关键词：高位钻孔瓦斯抽放条件下采空区浮煤自燃影响效应研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高位钻孔瓦斯抽放技术是治理上隅角及工作面瓦斯超限的有效手段之一。瓦斯抽放改变了采空区漏风流场,对采空区浮煤自然发火造成了很大影响,自燃危险区域分布亦更加复杂。因此,研究高位钻孔瓦斯抽放对采空区浮煤自燃影响效应,为确定瓦斯抽放条件下煤自燃综合防治技术提供依据。论文采用理论分析、实验测试、数值模拟及现场观测相结合的方法,分析了高位钻孔瓦斯抽放对采空区浮煤自燃影响因素,优选了新疆硫磺沟煤矿(4-5)04工作面煤自燃指标性气体,模拟得到瓦斯抽采下的采空区漏风规律,现场实测掌握了瓦斯抽采下的采空区“三带”分布规律。分析了高位钻孔瓦斯抽放下采空区浮煤自燃的影响效应,主要体现在采空区漏风通道增多、漏风动力加强、漏风量增大,采空区惰化平衡破坏,煤自燃危险性加强。基于程序升温实验,测试得到了(4-5)04工作面煤样氧化过程特征温度及指标气体生成速率等特性参数,采用格氏火灾系数法确定了瓦斯抽放下采空区煤自燃危险程度的判别方法。通过数值模拟,对工作面瓦斯抽放和未抽放条件下的漏风规律进行模拟,掌握了不同钻孔位置及抽放负压下的漏风速率和氧浓度分布规律。最后,现场实测得到了采空区自燃“三带”分布规律,验证了模拟结果的可靠性,对该矿井高位钻孔瓦斯抽放下煤自燃防治具有指导意义。
【关键词】：高位钻孔 瓦斯抽采 浮煤自燃 漏风规律 数值模拟
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.1.1 选题背景9
• 1.1.2 选题意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 瓦斯抽放条件下煤自燃危险性预测研究现状10-11
• 1.2.2 瓦斯抽放对采空区气体渗流影响研究11-12
• 1.2.3 瓦斯抽放条件下采空区危险区域划分及数值模拟研究现状12-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-15
• 1.3.1 主要内容13
• 1.3.2 研究方法13-14
• 1.3.3 技术路线14-15
• 2 高位钻孔瓦斯抽放对浮煤自燃影响因素分析15-26
• 2.1 硫磺沟煤矿（4-5）04工作面概况15-16
• 2.2 高位钻孔瓦斯抽放技术参数16-21
• 2.2.1 顶板高位钻孔终孔布置17
• 2.2.2 顶板高位钻孔参数17-19
• 2.2.3 硫磺沟矿（4-5）04工作面瓦斯抽采技术19-21
• 2.3 浮煤自燃影响因素分析21-24
• 2.3.1 采空区浮煤自燃倾向性分析22
• 2.3.2 综放面采空区浮煤自燃条件及发火特点22-23
• 2.3.3 硫磺沟煤矿（4-5）04工作面采空区浮煤自燃影响因素23-24
• 2.4 高位钻孔瓦斯抽放条件下浮煤自燃影响机制24
• 2.5 本章小结24-26
• 3 高位钻孔瓦斯抽放条件下煤自燃指标气体优选26-36
• 3.1 程序升温实验过程26-27
• 3.2 抽采条件下煤自燃气体指标分析27-33
• 3.2.1 实验结果及分析27-30
• 3.2.2 链烷比、烯烷比分析30-32
• 3.2.3 格氏火灾系数分析32-33
• 3.3 高位钻孔内气体指标的优选33-35
• 3.3.1 高位钻孔内气体作为指标的可行性分析33-34
• 3.3.2 高位钻孔内气体指标的优选34
• 3.3.3 格氏火灾修正系数KCO/O234-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 高位钻孔瓦斯抽放下采空区漏风规律数值模拟36-52
• 4.1 采空区气体渗流理论及渗流参数36-38
• 4.1.1 多孔介质内部气体渗流理论36-37
• 4.1.2 采空区内部流场气体渗流参数37-38
• 4.2 采空区气体渗流及扩散数学模型38-40
• 4.2.1 基本假设38
• 4.2.2 质量守恒方程38-39
• 4.2.3 动量守恒方程39
• 4.2.4 能量守恒方程39-40
• 4.2.5 组分输运方程40
• 4.2.6 边界条件40
• 4.3（4-5）04工作面采空区漏风规律数值模拟建模及网格划分40-42
• 4.4 数值模拟结果分析42-51
• 4.4.1 仰伪斜工作面对采空区漏风规律影响42-43
• 4.4.2 有钻场抽放对采空区漏风规律影响43-45
• 4.4.3 不同钻孔位置与抽放负压对采空区漏风规律影响45-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 高位钻孔瓦斯抽放条件下采空区自燃“三带”分布52-64
• 5.1 硫磺沟煤矿（4-5）04工作面现场观测52-53
• 5.1.1 现场观测参数及仪器仪表52
• 5.1.2 现场测点布置52-53
• 5.2 煤层自燃的主要影响因素分析及其参数测算53-57
• 5.2.1 工作面推进情况统计53-54
• 5.2.2 采空区浮煤分布统计54-55
• 5.2.3 氧气浓度测点55-56
• 5.2.4 漏风强度推算56-57
• 5.3 硫磺沟煤矿瓦斯抽放下的采空区“三带”57-63
• 5.3.1 采空区浮煤自燃极限参数57-59
• 5.3.2 采空区自燃危险区域划分步骤59-60
• 5.3.3 采空区自燃“三带”划分结果60-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论64-65
• 6.1 主要结论64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-71
• 附录 攻读硕士期间主要成果71

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本文编号：275810