基于瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力效应研究

发布时间：2021-07-18 08:31

　　矿井瓦斯和煤层自燃是严重威胁煤矿井下安全生产的两大主要灾害。特别对于高瓦斯易自燃矿井，往往在解决瓦斯的同时，由于瓦斯抽采，造成采空区漏风加剧，引发采空区破裂遗煤自燃；同时由于采空区浮煤的自燃，在采空区局部形成了“内生火风压”，进而加剧了采空区浮煤自燃的供氧动力。另一方面，由于煤自燃又成为瓦斯燃烧和爆炸的引火源，严重地影响瓦斯的安全抽采。本文将以耿村矿U+Ⅰ型瓦斯抽采系统为研究对象，首先从理论上对采空区上覆煤岩裂隙发育规律及其影响空间区域进行分析；通过对漏风通道的形成模式、机理的研究，分析抽采负压对采空区三维空间流场的分布影响及内生火风压对采空区浮煤自燃的供氧动力影响，并利用SF6实测采空区漏风量及漏风通道分布形态，定量分析采空区漏风量。为了进一步了解在立体瓦斯抽采系统下对采空区风流运移情况的影响，利用计算机模拟手段，模拟在高抽巷抽采条件下采空区立体风流场，并且根据采空区易于自然发火漏风极限空间分布特征，来优化不易引起浮煤自然发火的卸压瓦斯抽采技术参数。同时，建立抽采负压及内生火风压对漏风影响数学模型，并分析瓦斯抽采条件下采空区浮煤自燃漏风动力效应，最后确立瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力体系... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 研究意义及目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高抽巷破坏变形及抽采参数研究
        1.2.2 上覆岩层裂隙形成和发育的研究
        1.2.3 抽采条件对瓦斯运移和风流影响研究
        1.2.4 瓦斯抽采对煤自燃供氧动力的研究
    1.3 选题的提出及其意义
    1.4 课题的研究任务
    1.5 本文研究的技术路线
2 耿村矿综采面开采技术条件
    2.1 13190 综采面概况
    2.2 13190 工作面瓦斯涌出与瓦斯治理技术现状
    2.3 工作面火灾防治与治理现状
3 U+Ⅰ型瓦斯抽采裂隙发育特征研究
    3.1 工作面矿压及裂隙演化特征及规律
        3.1.1 矿山压力概念
        3.1.2 工作面矿山压力表现形式
        3.1.3 影响采场矿山压力显现的主要因素
        3.1.4 23煤层上覆岩层特征分析
        3.1.5 上覆岩层应力分布
        3.1.6 回采工作面上覆岩层裂隙演化规律
    3.2 裂隙场分布及漏风通道的形成模式、机理
        3.2.1 上覆岩层横三区、竖三带分布规律
        3.2.2 工作面裂隙场分布
        3.2.3 漏风通道的形成
    3.3 本章小结
4 基于示踪气体 SF6采空区漏风通道定性识别
    4.1 示踪气体检测原理
    4.2 示踪气体释放及测量设备
        4.2.1 SF_6气体连续稳定定量释放装置
        4.2.2 SF_6示踪气体检测使用方法
    4.3 漏风测定重要参数的确定
        4.3.1 最短采样距离的确定
        4.3.2 采样时间的确定
        4.3.3 SF_6释放量的确定
    4.4 采空区漏风测定
        4.4.1 工作面漏风测定过程
        4.4.2 检测结果及分析
    4.5 本章小结
5 抽采负压条件下采空区漏风流场研究
    5.1 立体瓦斯抽采系统下的采空区漏风模拟研究
        5.1.1 采空区风流运移数值模拟的理论基础
        5.1.2 数值分析模型建立
        5.1.3 渗透率分布规律
    5.2 立体瓦斯抽采系统下的采空区漏风规律
        5.2.1 立体瓦斯抽采系统下的采空区漏风规律模拟分析
        5.2.2 立体瓦斯抽采系统下的采空区漏风规律
    5.3 易于采空区自然发火的漏风极限分布
        5.3.1 易于自然发火极限漏风量的确定
        5.3.2 综合因素分析卸压瓦斯抽采参数
    5.4 本章小结
6 瓦斯抽采对采空区漏风供氧形成机理研究
    6.1 基于漏风供氧动力数学模型的建立
        6.1.1 煤岩冒落裂隙渗流理论
        6.1.2 非线性渗流数学模型
        6.1.3 建立内生火风压物理模型及计算数学模型
    6.2 瓦斯抽采条件下采空区浮煤自燃漏风动力效应分析
    6.3 基于高抽巷气体异常变化规律检验高抽巷布置的合理性
        6.3.1 高抽巷数据监测及相关性分析
        6.3.2 基于最大相关系数对“三带”位置研究
        6.3.3 基于岩层破断规律分析其气体异常变化
    6.4 本章小结
7 结论
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 存在的问题和展望
参考文献
作者简历
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]SF6示踪气体连续释放法在采空区漏风检测中的应用[J]. 刘国忠,李国华,王正辉,李尚国,张青松.  煤矿安全. 2011(09)
[2]新峪矿6114综放面回采期间采空区漏风测定[J]. 李斌,张景钢,刘海忠,康怀宇.  华北科技学院学报. 2011(01)
[3]煤岩裂隙发育诱导采空区漏风及自燃防治研究[J]. 褚廷湘,余明高,杨胜强,贾海林.  采矿与安全工程学报. 2010(01)
[4]基于模糊渗流理论的采场自然发火[J]. 赵聪,陈长华.  辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(S2)
[5]采空区孔隙率非均质模型及其流场分布模拟[J]. 梁运涛,张腾飞,王树刚,孙金鹏.  煤炭学报. 2009(09)
[6]内蒙古乌达煤田火区相关裂隙研究[J]. 曹代勇,樊新杰,吴查查,王国林.  煤炭学报. 2009(08)
[7]巷道围岩裂隙演化规律及渗流灾害控制[J]. 张农,许兴亮,李桂臣.  岩石力学与工程学报. 2009(02)
[8]采动围岩活动与工作面瓦斯涌出关系[J]. 李化敏,王文,熊祖强.  采矿与安全工程学报. 2008(01)
[9]采空区瓦斯涌出与自燃耦合基础研究[J]. 李宗翔,吴强,肖亚宁.  中国矿业大学学报. 2008(01)
[10]矿井防灭火技术现状及研究进展[J]. 秦波涛,王德明.  中国安全科学学报. 2007(12)



本文编号：3289224