高瓦斯易自燃煤层Y型通风工作面采空区煤自燃三带分布与防控技术研究

发布时间：2017-04-02 21:14

  本文关键词：高瓦斯易自燃煤层Y型通风工作面采空区煤自燃三带分布与防控技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采空区遗煤自燃一直是煤矿生产的重要隐患之一，严重影响了煤矿的安全生产。由于采空区情况十分复杂，各种因素不易把握，一旦发生事故将会对整个采场有很大的危害，为此，准确的找出采空区的“三带”分布，制定出有效的防灭火技术方案对于煤矿安全生产十分重要。本文针对朱集矿1121（1）工作面的实际情况，采用现场观测、理论分析、实验研究及数值模拟等方法，结合采空区遗煤自燃的治理经验，为工作面安全回采提供理论保障。主要研究内容如下： （1）本文利用程序升温实验装置，以朱集矿1121（1）工作面的煤样为原料，分析煤样的自燃特征，得出不同粒径煤氧的指标温度以及经反应的气体变化情况；为后续数值模拟提供理论基础； （2）模拟部分利用有限元FLUENT软件，，分析Y型通风方式（两进一回）在有抽采与无抽采条件下横贯距离工作面切顶线不同位置时以及抽采距离横贯75m的采空区“三带”分布规律，通过UDF接口对ANSYSFLUENT软件进行二次开发，建立二维采空区模型，得出采空区的漏风速度流线图、O2浓度场以及自燃三带分布，结果表明，相比有抽采与无抽采条件，采空区散热带以及氧化自燃带的宽度都有很大的提高；相同条件下，随着横贯向采空区深部移动，相应的宽度也有所增加； （3）工程实例部分通过现场收集的数据，对瓦斯综合治理效果进行分析，结合数值模拟部分对1121（1）工作面提出有效的防灭火技术方案，通过分析可知，工作面回采期间，总回风量为2100～2350m3/min之间，工作面平均瓦斯抽采率81.56%，实现回风瓦斯浓度平均为0.4%，有效控制采空区瓦斯涌出，实现了深井煤层群首采工作面的安全开采。 根据以上措施，针对朱集矿1121（1）工作面的设计情况制定的防灭火技术方案，能很好的保证工作面以及采空区的安全，对预防高瓦斯易自然煤层Y通风工作面有抽采与无抽采采空区煤自燃分布与防控具有一定的指导意义。
【关键词】：Y型通风 自燃 采空区“三带” 数值模拟
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 插图清单11-13
• 表格清单13-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 国内外研究现状综述15-22
• 1.2.1 煤自燃学说研究现状15-16
• 1.2.2 煤自然发火的研究现状16-17
• 1.2.3 遗煤自燃的影响因素研究现状17-18
• 1.2.4 采空区自燃“三带”划分理论和方法研究现状18-22
• 1.3 研究内容、研究方法和技术路线22-26
• 1.3.1 主要研究内容22-23
• 1.3.2 研究方法23-24
• 1.3.3 技术路线24-26
• 第二章 采空区气体渗流规律机理研究26-38
• 2.1 综放采空区多孔介质及渗流特性26-33
• 2.1.1 多孔介质的介绍26-28
• 2.1.2 采空区“竖三带”、“横三区”简述28-30
• 2.1.3 采空区多孔介质和裂隙形成理论30-32
• 2.1.4 采空区孔隙率32-33
• 2.2 采空区气体渗流模型33-36
• 2.2.1 连续性方程33-34
• 2.2.2 动量守恒方程34-35
• 2.2.3 能量守恒方程35
• 2.2.4 组分守恒方程35-36
• 2.2.5 状态方程36
• 2.3 本章小结36-38
• 第三章 煤自燃氧化特征实验研究38-46
• 3.1 实验原理及装置38-39
• 3.2 实验条件39
• 3.3 实验结果39-41
• 3.4 实验结果分析41-45
• 3.4.1 耗氧速度分析41-42
• 3.4.2 CO、CO2、CH4产生率42-44
• 3.4.3 临界温度和干裂温度44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 采空区空间自燃“三带”分布规律的数值模拟46-58
• 4.1 FLUENT软件介绍46-47
• 4.2 采空区渗流场模拟及空间自燃“三带”判定47-49
• 4.2.1 物理模型构建47-49
• 4.2.2 边界条件设定49
• 4.3 Y型通风FLUENT数值模拟49-56
• 4.3.1 Y型通风氧浓度效果分析49-51
• 4.3.2 Y型通风漏风流线效果图效果分析51-53
• 4.3.3 Y型通风散热带分布规律53-54
• 4.3.4 Y型通风氧化自燃带分布规律54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 工程应用实例58-74
• 5.1 工作面概况58-59
• 5.2 瓦斯地质概况59-61
• 5.2.1 煤层及顶底板情况59
• 5.2.2 地质构造59-60
• 5.2.3 水文地质60-61
• 5.2.4 瓦斯含量61
• 5.3 工作面瓦斯综合治理及效果分析61-70
• 5.3.1 通风系统61-63
• 5.3.2 瓦斯综合治理措施63-68
• 5.3.3 瓦斯综合治理效果分析68-70
• 5.4 综合防灭火技术70-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 结论及展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 作者简介82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李宗翔,吴志君,王振祥;采空区遗煤自燃升温过程的数值模型及其应用[J];安全与环境学报;2004年06期

2 李宗翔,许端平,刘立群;采空区自然发火“三带”划分的数值模拟[J];辽宁工程技术大学学报;2002年05期

3 张国枢,戴广龙,王卫平;煤炭自燃模拟实验装置设计与研制[J];淮南工业学院学报;1999年04期

4 董钢锋;胡千庭;王振;石必明;;工作面采动瓦斯流场分布规律研究[J];采矿与安全工程学报;2012年04期

5 李宗翔;张春;王国军;秦书玉;;炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用[J];中国安全生产科学技术;2006年01期

6 叶正亮;;双指标划分采空区自燃“三带”的数值模拟[J];煤矿安全;2012年03期

7 谢军;薛生;;综放采空区空间自燃三带划分指标及方法研究[J];煤炭科学技术;2011年01期

8 兰泽全;张国枢;;多源多汇采空区瓦斯浓度场数值模拟[J];煤炭学报;2007年04期

9 冯国瑞;任亚峰;王鲜霞;栗继祖;康立勋;;白家庄煤矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究[J];煤炭学报;2011年04期

10 李宗翔;衣刚;武建国;郭达;赵春景;赵丹;;基于“O”型冒落及耗氧非均匀采空区自燃分布特征[J];煤炭学报;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 车强;采空区气体三维多场耦合规律研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

2 华明国;采动裂隙场演化与瓦斯运移规律研究及其工程应用[D];中国矿业大学（北京）;2013年

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