Y型通风工作面采空区防灭火技术研究

发布时间：2017-04-13 08:18

  本文关键词：Y型通风工作面采空区防灭火技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,Y型通风多源抽采是一种高效的瓦斯治理措施。高瓦斯采煤工作面既存在提高瓦斯安全性的同时也必将使自燃发火安全性降低;反之,降低自燃发火危险性同时又不能满足安全排放瓦斯的要求,容易导致两种安全隐患的顾此失彼的平衡。基于复合灾害相关联且相影响,必须加强Y型通风工作面采空区防灭火技术研究。本文主要以潘一东矿1231(1)面的复杂地质条件下的瓦斯治理为背景,针对瓦斯量大、遗煤量多、漏风严重等工程开采特点,从采场流场分布及运移规律出发,在现场调查、理论计算、数值模拟、现场试验实测与实践的基础上,对高瓦斯突出煤层群Y型通风工作面采场流场运移及瓦斯综合抽采治理技术进行深入研究,促进火灾灾害治理技术的进步。论文研究工作的要点和创新点有如下四方面:(1)建立采场流场分布及运移规律的三维CFD模型,模拟分析Y型通风工作面采空区漏风风速场、氧浓度场、瓦斯浓度场分布规律。并确定采空区自燃带区域及三带分布规律。得出防治自燃发火的最低推进速度,并依此优化通风与瓦斯抽采方法,寻求有利于高瓦斯煤层采空区火灾治理重点区域。(2)基于1231(1)高瓦斯易自燃Y型通风工作面开采条件,建立数值模型分析了最大自燃带范围为进入采空区90m,确定月推进速度不小于52m。针对Y型通风多源抽采漏风大的特征,以加速回采进度为主,辅以注氮灌浆和堵漏风方法。开采阶段工作面平均日进尺3.6m,月进尺达112.3m,提高了高瓦斯易自燃煤层采掘的效率及安全性,为确定瓦斯抽采措施及采空区防灭火工作打下良好基础。(3)提出并实施了Y型通风多源抽采条件下,综合抽采治理煤层卸压瓦斯措施。通过工程实践可知,应努力加大高浓度瓦斯抽采,减少低浓度瓦斯抽采对采场漏风的影响。其中,对自燃三带分布影响较大的主要是留巷位置和尾抽,应控制抽采量,并加强监测;地面钻井由于瓦斯抽采浓度高,且主要抽采为13煤卸压瓦斯,对工作面采空区漏风影响较小,应大力发展。(4)相关研究成果指导1231(1)Y型通风工作面采空区防灭火,针对13煤层、裂隙带、采空区和本煤层四类瓦斯源实施综合抽采方法,平均抽采率90.47%。并实现了邻近煤层高浓度高效抽采(地面钻孔、底抽巷),平均抽采量89.7 m3/min,抽采浓度30%以上;工作面煤炭最高日产量6611 t,平均日产量3619.48 t,采出煤量114.02万t,抽采煤层气累计达5808.96万m3,实现了矿区资源安全、高效开采。
【关键词】：Y型通风 瓦斯治理 自燃三带 数值模拟 防灭火技术
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究目的和意义15-16
• 1.1.1 研究背景15-16
• 1.1.2 研究意义16
• 1.2 国内外研究现状及存在问题16-19
• 1.2.1 国内外研究现状16-18
• 1.2.2 存在的问题18-19
• 1.3 本文主要研究内容19
• 1.4 本文主要研究方法及路线19-22
• 第二章 采煤工作面通风方式及火灾防治技术22-32
• 2.1 工作面通风方式综述22-24
• 2.2 Y型通风方式的特征24-25
• 2.3 采空区火灾预测与预报25-28
• 2.4 采空区火灾防治技术28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 采空区火灾灾害防治数值模拟理论基础32-48
• 3.1 计算流体力学理论基础32-35
• 3.1.1 控制方程的建立33
• 3.1.2 确定边界条件及初始条件33
• 3.1.3 划分计算网格33-34
• 3.1.4 建立和求解离散方程34
• 3.1.5 判断解的收敛性和输出结果34-35
• 3.2 采空区多孔介质理论35-40
• 3.2.1 多孔介质的定义和性质35-36
• 3.2.2 采空区裂隙形成理论36-39
• 3.2.3 采空区渗流规律39-40
• 3.2.4 采空区孔隙率分布40
• 3.3 采空区渗流控制方程40-43
• 3.3.1 连续性方程40-41
• 3.3.2 N-S方程41-42
• 3.3.3 能量守恒方程42-43
• 3.3.4 组分质量守恒方程43
• 3.4 瓦斯涌出量预测和回采面需风量确定43-47
• 3.4.1 采空区瓦斯涌出源及其涌出规律43-44
• 3.4.2 采空区瓦斯涌出量预测44-46
• 3.4.3 回采工作面需风量的确定46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章Y型通风采空区火灾灾害防治数值模拟研究48-72
• 4.1 FLUENT软件的介绍48-49
• 4.2 Y型通风采空区流场物理模型及边界条件49-50
• 4.3 Y型通风采空区漏风风速场分布规律50-57
• 4.4 Y型通风采空区氧浓度场分布规律57-64
• 4.5 Y型通风采空区瓦斯浓度场分布规律64-67
• 4.6 Y型通风采空区自燃“三带”分布规律67-71
• 4.7 本章小节71-72
• 第五章Y型通风工作面采空区防灭火试验研究72-87
• 5.1 实验工作面概况72-73
• 5.2 瓦斯综合抽采技术73-77
• 5.3 瓦斯抽采效果分析77-80
• 5.4 瓦斯抽采对比分析80-81
• 5.5 综合防灭火设计81-86
• 5.6 本章小结86-87
• 第6章 结论与展望87-89
• 6.1 主要结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-92
• 致谢92-93
• 作者简介及读研期间主要科研成果93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 周福宝;夏同强;史波波;;瓦斯与煤自燃共存研究(Ⅱ):防治新技术[J];煤炭学报;2013年03期

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本文编号：303199