高抽巷抽采条件下采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害的研究
发布时间：2021-01-08 02:21
多年来,矿井瓦斯爆炸和煤自燃灾害严重影响着矿井安全、高效、正常地开采,其中高抽巷抽采方式是治理采空区瓦斯的有效措施之一。但是,高抽巷抽采会改变采空区的漏风流场,加大采空区漏风,在这种情况下,不但采空区氧气浓度分布状态发生变化,而且瓦斯浓度的分布也会发生改变,在一定条件下影响采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害的发生。因此,本文主要通过数值模拟研究工作面不同供风量、高抽巷不同层位、高抽巷不同抽放负压条件下采空区瓦斯浓度、采空区氧气浓度、采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害危险区域的变化规律。从防治采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害危险的角度考虑,确定高抽巷合理位置、工作面合理供风量、高抽巷合理抽放负压,对防治采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害尤为重要。从遗煤自燃和瓦斯爆炸的角度综合分析,探讨采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害发生机理并对提出其判定方法,对6198工作面采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害进行研究,得出:随着采空区高度的不断增加,瓦斯与煤自燃耦合灾害危险区域的面积逐渐减小,且采空区中部耦合灾害危险区域的面积要小于回风巷侧。同时还可以看出,随着采空区高度的不断增加,从采空区中部到回风巷侧,耦合灾害危险区域逐渐靠近看工作面。利用数...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压力拱模型
落带高度；H2—裂隙带高度；α1、α2—垮落角；β1、β2—断裂角图 2-1 采动裂隙形态图Figure 2-1 Mining-induced fracture morphology碎的煤岩体呈不规则状态毫无规则地堆积着。占据了裂隙带的大部分范围，其中离层裂隙平前者内的岩体发生变形，形成卸压瓦斯，瓦斯会动，后者为瓦斯的流动提供通道。位于裂隙带上下沉带，呈连续性移动[54]。根据以上分析可知且裂隙带内的孔隙率也较大，且两个是互相贯通动，故可将两者称为导气裂隙带[55]。究及现场实际情况分析可知，从上往下看，采空带有圆角的矩形的形状，从整体来看，其形向，四周是相互连通的，中间区域被垮落的煤 型圈”，其大致形态如图 2-1 所示。胀系数分布
构建采动裂隙场模型见图2-2。长为 300 m，宽为 270m，高为 200 m。煤岩层的物理力学参数[66-68]见表 2-1。图 2-2 采动裂隙场模型Figure 2-2 Mining-induced fracture field model表 2-1 煤岩层的物理力学参数Table 2-1 Physical and mechanical parameters of coal strata岩性体积模量GPa切变模量GPa密度kg/m3内聚力MPa内摩擦角°泥岩 5.519 2.516 2400 3.7 28砂质泥岩 6.304 3.425 2500 6.8 46细砂岩 7.963 5.244 2600 15.4 45粉砂岩 7.021 4.256 2810 1.2 40石灰岩 6.564 4.897 2650 30.0 45中粒砂岩 9.226 6.352 2700 7.6 39构建模型时将煤层简化，这样利于划分网格，在构建的过程中要避免出现特别小的网格，有利于模拟的计算。由于煤层倾角较小，所以可将其看成水平的。进行数值模拟时，采用固体力学模块，其中包括线弹性材料、锟支撑、固
【参考文献】：
期刊论文
[1]高抽巷层位对采空区自燃危险性影响的数值模拟分析[J]. 冯雪. 中国安全生产科学技术. 2013(09)
[2]一面四巷高位瓦斯抽采及浮煤自燃耦合研究[J]. 张玫润,杨胜强,程健维,宋万新,焦汉林,张淦星. 中国矿业大学学报. 2013(04)
[3]瓦斯立体抽采系统中采空区漏风实测及模拟研究[J]. 杨胜强,张枚润,王大强. 煤炭科学技术. 2013(03)
[4]近距离煤层综放面瓦斯与煤自燃复合灾害防治技术研究[J]. 秦波涛,鲁义,殷少举,曹凯,王美光. 采矿与安全工程学报. 2013(02)
[5]瓦斯与煤自燃共存研究（Ⅱ）:防治新技术[J]. 周福宝,夏同强,史波波. 煤炭学报. 2013(03)
[6]高位巷道合理瓦斯抽采量研究[J]. 刘智理. 中州煤炭. 2012(11)
[7]高位巷瓦斯抽采下采空区自燃危险性数值分析及应用[J]. 刘星魁,刘鹏飞,朱红青. 中国安全科学学报. 2012(11)
[8]瓦斯与煤自燃共存研究（Ⅰ）:致灾机理[J]. 周福宝. 煤炭学报. 2012(05)
[9]CFD模拟技术在采空区“三带”分布中的应用[J]. 张祎,王德明,刘小亮,曹凯. 能源技术与管理. 2012(01)
[10]采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术[J]. 秦波涛,张雷林,王德明,姚元领. 煤炭学报. 2009(12)
博士论文
[1]采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D]. 余陶.中国科学技术大学 2014
[2]综放采场煤炭自燃三维数值模型构建及应用研究[D]. 张春.辽宁工程技术大学 2013
[3]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
[4]高瓦斯煤层锚固特性及瓦斯对巷道支护效果影响研究[D]. 徐佑林.煤炭科学研究总院 2014
[5]高能气体冲击煤体增透技术实验研究及应用[D]. 高坤.辽宁工程技术大学 2013
[6]采空区分区渗流与煤自燃耦合规律研究[D]. 宋宜猛.中国矿业大学(北京) 2012
[7]煤层群开采瓦斯卸压抽采“三带”范围的理论研究[D]. 吴仁伦.中国矿业大学 2011
[8]远距离被保护层卸压煤层气地面井开发地质理论及其应用研究-以淮南矿区为例[D]. 黄华州.中国矿业大学 2010
[9]高瓦斯易自燃采空区瓦斯与自燃耦合研究[D]. 李宗翔.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]高瓦斯易自燃采空区瓦斯与遗煤自燃共生灾害研究[D]. 樊世星.安徽建筑大学 2016
[2]李雅庄矿自燃煤层回采工作面上隅角瓦斯治理研究[D]. 王琪.太原理工大学 2014
[3]自燃煤层综放采空区合理瓦斯抽采参数研究[D]. 孟乐.辽宁工程技术大学 2013
[4]高位巷瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应及防治技术[D]. 周世轩.河南理工大学 2012
[5]高瓦斯综放工作面卸压瓦斯抽采技术研究[D]. 栗振刚.西安科技大学 2009
本文编号：2963716
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压力拱模型
落带高度；H2—裂隙带高度；α1、α2—垮落角；β1、β2—断裂角图 2-1 采动裂隙形态图Figure 2-1 Mining-induced fracture morphology碎的煤岩体呈不规则状态毫无规则地堆积着。占据了裂隙带的大部分范围，其中离层裂隙平前者内的岩体发生变形，形成卸压瓦斯，瓦斯会动，后者为瓦斯的流动提供通道。位于裂隙带上下沉带，呈连续性移动[54]。根据以上分析可知且裂隙带内的孔隙率也较大，且两个是互相贯通动，故可将两者称为导气裂隙带[55]。究及现场实际情况分析可知，从上往下看，采空带有圆角的矩形的形状，从整体来看，其形向，四周是相互连通的，中间区域被垮落的煤 型圈”，其大致形态如图 2-1 所示。胀系数分布
构建采动裂隙场模型见图2-2。长为 300 m，宽为 270m，高为 200 m。煤岩层的物理力学参数[66-68]见表 2-1。图 2-2 采动裂隙场模型Figure 2-2 Mining-induced fracture field model表 2-1 煤岩层的物理力学参数Table 2-1 Physical and mechanical parameters of coal strata岩性体积模量GPa切变模量GPa密度kg/m3内聚力MPa内摩擦角°泥岩 5.519 2.516 2400 3.7 28砂质泥岩 6.304 3.425 2500 6.8 46细砂岩 7.963 5.244 2600 15.4 45粉砂岩 7.021 4.256 2810 1.2 40石灰岩 6.564 4.897 2650 30.0 45中粒砂岩 9.226 6.352 2700 7.6 39构建模型时将煤层简化，这样利于划分网格，在构建的过程中要避免出现特别小的网格，有利于模拟的计算。由于煤层倾角较小，所以可将其看成水平的。进行数值模拟时，采用固体力学模块，其中包括线弹性材料、锟支撑、固
【参考文献】：
期刊论文
[1]高抽巷层位对采空区自燃危险性影响的数值模拟分析[J]. 冯雪. 中国安全生产科学技术. 2013(09)
[2]一面四巷高位瓦斯抽采及浮煤自燃耦合研究[J]. 张玫润,杨胜强,程健维,宋万新,焦汉林,张淦星. 中国矿业大学学报. 2013(04)
[3]瓦斯立体抽采系统中采空区漏风实测及模拟研究[J]. 杨胜强,张枚润,王大强. 煤炭科学技术. 2013(03)
[4]近距离煤层综放面瓦斯与煤自燃复合灾害防治技术研究[J]. 秦波涛,鲁义,殷少举,曹凯,王美光. 采矿与安全工程学报. 2013(02)
[5]瓦斯与煤自燃共存研究（Ⅱ）:防治新技术[J]. 周福宝,夏同强,史波波. 煤炭学报. 2013(03)
[6]高位巷道合理瓦斯抽采量研究[J]. 刘智理. 中州煤炭. 2012(11)
[7]高位巷瓦斯抽采下采空区自燃危险性数值分析及应用[J]. 刘星魁,刘鹏飞,朱红青. 中国安全科学学报. 2012(11)
[8]瓦斯与煤自燃共存研究（Ⅰ）:致灾机理[J]. 周福宝. 煤炭学报. 2012(05)
[9]CFD模拟技术在采空区“三带”分布中的应用[J]. 张祎,王德明,刘小亮,曹凯. 能源技术与管理. 2012(01)
[10]采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术[J]. 秦波涛,张雷林,王德明,姚元领. 煤炭学报. 2009(12)
博士论文
[1]采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D]. 余陶.中国科学技术大学 2014
[2]综放采场煤炭自燃三维数值模型构建及应用研究[D]. 张春.辽宁工程技术大学 2013
[3]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
[4]高瓦斯煤层锚固特性及瓦斯对巷道支护效果影响研究[D]. 徐佑林.煤炭科学研究总院 2014
[5]高能气体冲击煤体增透技术实验研究及应用[D]. 高坤.辽宁工程技术大学 2013
[6]采空区分区渗流与煤自燃耦合规律研究[D]. 宋宜猛.中国矿业大学(北京) 2012
[7]煤层群开采瓦斯卸压抽采“三带”范围的理论研究[D]. 吴仁伦.中国矿业大学 2011
[8]远距离被保护层卸压煤层气地面井开发地质理论及其应用研究-以淮南矿区为例[D]. 黄华州.中国矿业大学 2010
[9]高瓦斯易自燃采空区瓦斯与自燃耦合研究[D]. 李宗翔.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]高瓦斯易自燃采空区瓦斯与遗煤自燃共生灾害研究[D]. 樊世星.安徽建筑大学 2016
[2]李雅庄矿自燃煤层回采工作面上隅角瓦斯治理研究[D]. 王琪.太原理工大学 2014
[3]自燃煤层综放采空区合理瓦斯抽采参数研究[D]. 孟乐.辽宁工程技术大学 2013
[4]高位巷瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应及防治技术[D]. 周世轩.河南理工大学 2012
[5]高瓦斯综放工作面卸压瓦斯抽采技术研究[D]. 栗振刚.西安科技大学 2009
本文编号：2963716
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/2963716.html
