综采面采空区自燃“三带”变化规律研究

发布时间：2021-01-26 13:45

　　近年来,随着煤炭开采技术的发展,放顶煤综采技术在我国得到广泛的应用,此项开采技术大大地提高了矿井的开采能力,使得采空区的冒落空间增大、遗煤和残煤增多、漏风更加严重,这些都在一定程度上增强了采空区浮煤自燃的危险性。另外,由于复杂的采空区环境,通过现场实测的方法对采空区自燃“三带”的范围进行划分变得更加困难。而计算流体力学（FLUENT）的迅速发展,为此项研究开辟了新的途径。本文基于非均质渗流连续性方程、多组分气体混溶扩散方程和多孔介质的理论,建立采空区内风流流动的数学模型。通过建立沙曲矿14205工作面的数值模型,并采用CFD软件对其进行数值解算,分别对“U+L”型通风系统下,联络巷在使用初期、中期和后期三种特殊情况进行了模拟研究,并对各个时期的采空区内风流速度和氧气浓度分布情况进行模拟分析。最后从特殊到一般,总结出在联络巷使用的任意时期采空区自燃“三带”的变化规律采空区内风流速度和氧气浓度的分布是影响采空区自燃“三带”范围的两个重要指标,通过对数值模拟的结果进行分析和归纳总结,得知采空区内风流的速度,随着联络巷不断向采空区深部移动,受风速影响的采空区氧化自燃带的范围逐渐增大,并且氧化自... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 煤自燃学说和自燃机理研究现状
        1.2.2 采空区自燃“三带”划分理论研究现状
        1.2.3 采空区自燃“三带”数值模拟研究现状
        1.2.4 采空区自燃“三带”相似模拟研究现状
    1.3 论文研究的主要内容
    1.4 论文研究的技术路线
第二章 采空区的环境特点及自燃“三带”划分理论与分析
    2.1 采空区的环境特点
        2.1.1 采空区上覆岩“三带”介绍
        2.1.2 采空区煤岩体碎胀性
        2.1.3 采空区渗透性分析
    2.2 采空区自燃“三带”划分理论与分析
        2.2.1 采空区浮煤自燃极限参数
        2.2.2 采空区自燃“三带”划分条件
        2.2.3 采空区自燃“三带”划分指标
    2.3 本章小结
第三章 采空区物理及数学控制模型的建立
    3.1 采空区物理模型的建立
    3.2 采空区控制微分方程及其物理意义
        3.2.1 控制微分方程的理论意义
        3.2.2 采空区内部控制微分方程的建立
    3.3 采空区风流流动数学模型的建立
        3.3.1 渗流方程
        3.3.2 采空区气体流动方程
        3.3.3 采空区内气体运移控制微分方程的定解条件
    3.4 本章小结
第四章 采空区自燃“三带”划分的数值模拟研究
    4.1 矿井及模拟工作面概况
        4.1.1 矿井概况
        4.1.2 沙曲矿14205综采面概况
        4.1.3 “U+L”型一进两回通风系统简介
    4.2 FLUENT软件简介
        4.2.1 FLUENT软件的基本结构
        4.2.2 FLUENT的使用流程
        4.2.3 采空区的CFD模拟理论基础
    4.3 采空区自燃“三带”分布规律的CFD模型建立
        4.3.1 几何模型的建立
        4.3.2 模拟参数的设定
    4.4 数值模拟结果及分析
        4.4.1 14205综采面氧化自燃带漏风风速分布
        4.4.2 14205综采面氧化自燃带氧气浓度分布
        4.4.3 14205综采面采空区自燃“三带”危险区域划分
    4.5 本章小结
第五章 采空区自燃“三带”变化规律研究
    5.1 漏风风速的变化对氧化自燃带分布的影响分析
    5.2 氧气浓度的变化对氧化自燃带分布的影响分析
    5.3 联络巷使用中任意位置采空区自燃“三带”范围确定
    5.4 防止采空区遗煤自燃的措施
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]综采工作面采空区“三带”的测定分析与应用[J]. 刘兆明,孙占刚.  煤矿安全. 2010(06)
[2]王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟[J]. 王家学,潘荣锟,余明高.  煤矿安全. 2010(04)
[3]运河煤矿1302孤岛综放面采空区“三带”的确定[J]. 秦庆举.  煤矿安全. 2010(01)
[4]东荣三矿综一轻放面采空区渗流数值模拟及煤自燃“三带”划分[J]. 尚秀廷,秦宪礼,姜春光,张迎新,张保勇.  煤矿安全. 2009(03)
[5]多漏风采空区“三带”分布模拟研究[J]. 兰泽全,张国枢,马汉鹏.  矿业安全与环保. 2008(04)
[6]采空区自燃“三带”分布规律及影响因素分析[J]. 马成军,白利文,申立华.  华北科技学院学报. 2008(01)
[7]采空区遗煤自燃升温过程的数值模型及其应用[J]. 李宗翔,吴志君,王振祥.  安全与环境学报. 2004(06)
[8]回采采空区自燃的早期过程及数值模拟分析[J]. 李宗翔,贾进章,孙广义.  火灾科学. 2003(01)
[9]综放工作面煤柱内漏风与耗氧过程的数值模拟[J]. 李宗翔,孙广义,王继波.  力学与实践. 2001(04)
[10]基于物理仿真的煤炭自然发火研究[J]. 李仁发,沈洪远,年晓红.  系统仿真学报. 2001(02)

博士论文
[1]煤自燃过程的实验及数值模拟研究[D]. 文虎.西安科技大学 2003

硕士论文
[1]采空区瓦斯运移与蓄热区域判定研究[D]. 梅振华.西安科技大学 2010
[2]兴阜矿3318工作面采空区自燃三带数值模拟[D]. 刘小杰.辽宁工程技术大学 2009
[3]采空区发火位置数值模拟及相似材料模拟研究[D]. 王真.辽宁工程技术大学 2009
[4]极易自燃煤层综放面采空区自然发火预测技术研究[D]. 高志才.西安科技大学 2009



本文编号：3001218