采空区自然发火相似模拟实验平台相关参数研究

发布时间：2017-04-03 17:01

  本文关键词：采空区自然发火相似模拟实验平台相关参数研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着矿井开采深度增加，矿井采空区自然发火问题越来越突出，严重地影响了煤矿的安全生产。由于采空区范围较大，探测采空区高温区域位置需要对采空区内部松散煤体热量传递规律进行深入研究，而目前现场检测方法还存在测量精度偏低等许多不足。研制相似模拟实验平台是研究采空区内部浮煤热量传递规律方法之一。通过计算相似比例，，结合王家岭20103工作面的现场参数，分析设计了实验平台的采空区冒落带高度、高温热源的选取及工作面通风方式，最后对实验平台系统实施进行了阐述。 首先阐述了采空区煤自燃的相关理论，对连续型方程、动量方程和能量方程进行推导，得到包含采空区和工作面整个区域内的统一流场和温度场数学模型。并基于此数学模型，采用相似变换，推导出原型与实验模型之间的相似关系式，分别确定了模型的几何相似比，实验材料的粒度、孔隙率、内热源等参数的相似比例。 其次对工作面下列相关参数进行了理论分析：（1）为了设计模拟实验台高度，阐述了采空区冒落带形成特征，对水平和近水平冒落带高度的测定方法和计算模型进行了分析，结合实际工作面的条件，得到一般冒落带高度与采高之间的关系。（2）分析了采空区高温热源的形成及热源向周围煤岩传递热量的基本方式；设计了模型实验台采空区高温热源采用单一热源和多个热源两种布置方式，并采用功率可调节的热源模拟采空区高温热源。（3）分析了目前矿井常用工作面通风方式及不同通风方式对采空区煤自燃的影响，选择模型实验台的通风方式为U型和U+L型两种，并依据实际工作面的风量设计模型实验台的三个风量值0.2m3/min，0.3m3/min，0.5m3/min。 最后阐述了在实际研制实验平台过程中的实验箱体、温度控制系统、通风控制系统及数据监测系统4个组成部分结构和功能。
【关键词】：采空区 相似模拟 高温热源 通风方式
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 图清单12-13
• 表清单13-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 1.4 研究方法及技术路线18-20
• 2 采空区煤自然发火相似模拟理论20-38
• 2.1 采空区煤自燃相关理论20-22
• 2.2 相似理论22-25
• 2.3 相似定理25-26
• 2.4 综放工作面相似准则26-28
• 2.5 采空区自然发火模型相似参数确定28-36
• 2.6 本章小结36-38
• 3 综放工作面概况及相似参数确定38-42
• 3.1 20103 综放工作面概况38-40
• 3.2 相似参数设计40-42
• 4 工作面相关参数的理论分析42-54
• 4.1 采空区冒落带形成及计算42-47
• 4.2 采空区高温热源47-50
• 4.3 综放工作面通风系统50-52
• 4.4 本章小结52-54
• 5 相似模拟实验平台的研制54-62
• 5.1 实验平台功能54-55
• 5.2 实验箱体设计55-56
• 5.3 温度控制系统56-57
• 5.4 通风控制系统57-58
• 5.5 数据监测系统58-60
• 5.6 本章小结60-62
• 6 全文总结62-64
• 6.1 主要结论62
• 6.2 研究展望62-64
• 参考文献64-70
• 作者简历70-74
• 学位论文数据集74

【参考文献】

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本文编号：284635