易自燃煤层小煤柱掘进煤炭自燃防治技术研究

发布时间：2021-07-10 07:45

　　易自燃煤层沿空掘进煤炭自燃是煤矿主要灾害之一,,严重影响着煤矿的安全生产。准确的推断沿空掘进煤炭自燃的危险区域,预测煤自燃的发火期及高温点的分布,对指导煤矿防灭火和安全生产具有极其重要的意义。本文首先研究了五沟煤矿焦煤的结构对煤炭自燃的影响,并进行了煤的吸氧实验研究,定量的测算出不同温度条件下煤的吸氧量及温度与吸氧量之间的关系,进一步分析了沿空侧遗煤热量积聚过程及其影响因素。其次,建立沿空巷道煤层自然发火区域的数学模型,并用FORTRAN语言编制了解算程序,模拟煤柱在矿压作用下压裂破坏情况对煤炭自燃的影响,结果表明,煤柱的不完整性是导致采空区遗煤自燃的主要影响因素之一。最后,依据1021风巷实际,以沿空煤柱作为研究对象,在煤柱侧设计测温钻孔,利用热电偶现场测温,得出了沿空煤柱钻孔平均温度约为26℃,在一定时间内,各钻孔煤温基本保持在较小范围内变化。通过对沿空煤柱的研究分析,基本掌握了沿空掘进过程中煤炭自然发火的危险区域及高温点分布的特征。根据现场煤柱温度的实测及1017采空区周围巷道位能的测定,较准确的分析出煤柱高温点位置及周围巷道漏风分布,同时,运用数值模拟的方法预测出了小煤柱的不同... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 沿空掘进概述
        1.2.2 煤炭自然发火机理概论
        1.2.3 沿空掘进煤炭自燃影响因素
        1.2.4 沿空掘进煤自燃发火研究现状
    1.3 主要研究内容和方法
2 煤的结构特征与低温氧化研究
    2.1 煤样的工业分析
    2.2 煤的物理结构分析
        2.2.1 煤的表面结构概述
        2.2.2 煤的孔隙结构与低温氧化的关系
    2.3 煤的低温氧化特性分析
        2.3.1 煤对氧气的吸附特性
        2.3.2 煤的物理吸附氧实验
        2.3.3 煤的吸氧量与低温氧化的关系
    2.4 本章小结
3 沿空掘进煤炭自燃及其影响因素分析
    3.1 沿空煤柱破裂影响因素分析
    3.2 沿空煤柱的升温条件
        3.2.1 松散煤体的放热量
        3.2.2 松散煤体中的热量传递方程
    3.3 温度对煤炭自燃的影响
    3.4 漏风强度对热量积聚过程的影响
    3.5 氧浓度对煤炭自热的影响
    3.6 空隙率对煤炭自热的影响
    3.7 本章小结
4 沿空掘进煤炭自燃数值模拟分析
    4.1 初始条件
    4.2 建立数学模型
    4.3 计算区域
    4.4 数值模拟程序框图
    4.5 数值模拟结果分析
    4.6 本章小结
5 沿空掘进煤炭自燃现场试验研究
    5.1 现场试验概况
    5.2 煤柱测温预报自燃发火
        5.2.1 钻孔及封孔施工方案
        5.2.2 测温系统的选择
        5.2.3 热电偶测温探头的布置
        5.2.4 煤柱温度测定结果分析
    5.3 1017采空区周围巷道位能测定分析
        5.3.1 测定仪器
        5.3.2 测点路线及主要计算公式
        5.3.3 测点的布置及测定结果
        5.3.4 位能测定结果分析
    5.4 本章小结
6 沿空掘进煤炭自燃防治技术研究
    6.1 煤自燃防火技术概况
    6.2 沿空巷道煤自燃发火危险区域预测
        6.2.1 沿空巷道煤自然区域
        6.2.2 沿空巷道自然发火判定依据
    6.3 防止漏风和煤柱温度实时监测
    6.4 加强重点区域管理
        6.4.1 局部喷浆
        6.4.2 局部注凝胶灭火
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]沿空巷破碎煤体自燃耗氧及升温特征数值模拟[J]. 朱红青,刘鹏飞,刘星魁,王海燕.  煤炭科学技术. 2011(11)
[2]五沟矿沿空掘巷煤自燃规律及数值模拟研究[J]. 蒯多磊,石必明,周地全,穆朝民.  煤炭科学技术. 2011(10)
[3]利用束管监测系统预报采空区遗煤氧化情况[J]. 何启林,彭伟.  安徽理工大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4]深井易自燃煤层沿空掘巷预留窄煤柱煤自燃防治技术[J]. 马驰,王永保,曹平小,卢平.  安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2011(01)
[5]小煤柱沿空掘巷围岩变形控制机理研究[J]. 赵国贞,马占国,孙凯,范金泉,李凯.  采矿与安全工程学报. 2010(04)
[6]煤孔隙分形特征及其随温度的变化规律[J]. 张玉涛,王德明,仲晓星.  煤炭科学技术. 2007(11)
[7]变温条件下煤结构与吸氧量的关系[J]. 何启林,王德明,陆伟,周福宝.  煤炭学报. 2007(08)
[8]巷道煤柱自燃温度场数值模拟与火源定位的研究[J]. 朱红青,汪崇鲜,马辉,陈曦.  湖南科技大学学报(自然科学版). 2007(02)
[9]煤水分含量对煤吸氧量与放热量影响的测定[J]. 何启林,王德明.  中国矿业大学学报. 2005(03)
[10]石灰凝胶阻化剂防灭火技术在高硫矿的应用研究[J]. 蒋仲安,杜翠凤,何理,何卓军,张文德,张金良,金才正.  中国安全科学学报. 2003(10)

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]未压实采空区沿空掘巷防灭火技术研究[D]. 叶敏.安徽理工大学 2006



本文编号：3275503