高瓦斯易自燃采空区流场特征及遗煤氧化特性研究
发布时间：2021-07-30 09:27
高瓦斯易自燃采空区是复合灾害条件下重点关联区域,受瓦斯弥散和漏风流场影响,采空区氧气场、瓦斯场和漏风流场相互交汇,遗煤处于非均态差异化含瓦斯氧化环境下。虽然高瓦斯易自燃复合灾害领域开展了诸多研究,但采空区含瓦斯氧化气氛下遗煤氧化特性缺乏系统研究。本文采取宏微观结合、理论分析与实验室实验共用的研究方案,通过相似模拟实验获得采空区流场特征,并以此为依据设计还原性实验方案,系统地再现遗煤在采空区含瓦斯氧化气氛影响下的氧化特性,为复合灾害防治提供理论依据。为获得高瓦斯易自燃采空区氧气场、瓦斯场和漏风流场分布规律,掌握采空区遗煤氧化环境特征,本文结合高瓦斯易自燃原型矿井采空区特征,构建了综采采场三维非均质相似模拟实验台,并通过模拟实验获得采空区多场分布和影响规律。研究表明,随通风负压增加,采空区漏风分界线向上隅角方向移动,瓦斯场和压力场呈现非对称差异化分布。在采空区中部靠回风侧形成瓦斯富集区,随通风负压增加,瓦斯富集区向采空区深部和回风侧移动。结合模糊函数理论分析和自燃“三带”分布特征,表明复合致灾危险核心区域边界主要受瓦斯富集区控制。根据流场特性研究结果,设计了还原性实验方案,以再现采空区遗煤...
【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】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线
化建立三维采场非均质相似模拟实验台，在瓦斯，开展流场实验，获得采空区氧气场、瓦斯场和征。然后，基于模糊函数理论分析采空区复合致采空区遗煤自燃“三带”特征，获得复合致灾危煤氧化气氛特征，作为后续设计高瓦斯易自燃采综采采场三维相似模型（Three Dimeand Spontaneous Combustion Coal Mine场一般特征随综采面持续推进，覆岩不断垮落，在采空区垂带、裂隙带和弯曲下沉带的垂直分区特征[117]；在成压实区，在采空区边界形成采动裂隙“O”型图 2-1。
博士学位论文模型主体为系统核心部分，选择合适替代物进行合理堆砌，再现特征。表 2-2 相似模拟模型基本参数Table 2-1 Basic parameters of similarity simulation model working face项目 参数 项目 参数断面（cm） 6×3 冒落带高度（cm） 20断裂角（°） 64 裂隙带高度（cm） 64垮落角（°） 55 工作面侧 A1（cm） 35倾角（°） 0 切眼侧 A2（cm） 25走向长（cm） 180 进回风巷侧 B1、B2（cm） 22倾向长（cm） 160
【参考文献】：
期刊论文
[1]贫氧条件下煤自燃特性实验研究[J]. 张群,李玉福,姚海飞,徐长富,郑忠亚,王海燕. 煤矿开采. 2016(06)
[2]贫氧环境对煤低温氧化特性影响研究[J]. 徐永亮,宋志鹏,王少坤,荆国松,余明高. 中国安全生产科学技术. 2016(11)
[3]顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃机制及安全抽采量研究[J]. 褚廷湘,姜德义,余明高,陈月霞. 煤炭学报. 2016(07)
[4]基于采场三维相似模型的流场特性实验分析[J]. 余照阳,杨胜强,胡新成. 煤矿安全. 2016(05)
[5]贫氧条件煤自燃产热特性试验研究[J]. 曹凯,王德明. 中国安全科学学报. 2015(10)
[6]职业卫生检测中标准气体的配制研究[J]. 沈朝烨,徐以盛,蒋志宏,马毅,温忆敏. 职业卫生与应急救援. 2015(02)
[7]煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究[J]. 金永飞,郭军,文虎,刘文永,王凯,马晓峰. 煤炭学报. 2015(03)
[8]基于小样本的煤层自然发火烷烃气体的光谱分析[J]. 梁运涛,孙勇,罗海珠,汤晓君,冯文彬,王伟. 煤炭学报. 2015(02)
[9]煤实验最短自然发火期的快速测试[J]. 王德明,亓冠圣,戚绪尧,辛海会,仲晓星,窦国兰. 煤炭学报. 2014(11)
[10]高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究[J]. 杨胜强,秦毅,孙家伟,蒋春林,伦嘉云. 煤炭学报. 2014(06)
博士论文
[1]煤层瓦斯气相驱替及两相协同机制研究[D]. 周银波.中国矿业大学 2017
[2]煤火贫氧燃烧阶段特性演变的分子反应动力学机理[D]. 辛海会.中国矿业大学 2016
[3]瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理研究[D]. 夏同强.中国矿业大学 2015
[4]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
[5]煤矿开采引起的采空区瓦斯与煤自燃共生灾害研究[D]. 高洋.中国矿业大学（北京） 2014
[6]采空区煤自燃诱发瓦斯燃烧（爆炸）规律及防治研究[D]. 常绪华.中国矿业大学 2013
[7]含瓦斯风流对煤自燃氧化特性影响的理论及应用研究[D]. 宋万新.中国矿业大学 2012
[8]煤氧化过程CO产生机理及安全指标研究[D]. 翟小伟.西安科技大学 2012
[9]高瓦斯易自燃采空区双层遗煤均压通风系统研究[D]. 邵昊.中国矿业大学 2011
[10]采空区气体三维多场耦合规律研究[D]. 车强.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]煤低温氧化过程中煤氧相互作用的实验研究[D]. 张锡佑.太原理工大学 2016
[2]煤田火区高温贫氧氧化燃烧特性参数研究[D]. 郭军.西安科技大学 2014
[3]高瓦斯易自燃煤层工作面瓦斯治理技术研究及其应用[D]. 孙福龙.煤炭科学研究总院 2014
[4]采空区气体渗流相似模拟实验平台研发及应用[D]. 姜华.西安科技大学 2013
[5]低温氧化对煤质特征及其分子结构影响的研究[D]. 徐辉.安徽理工大学 2012
[6]回采工作面采空区瓦斯运移立体模型的设计研究[D]. 邹旭.太原理工大学 2011
[7]煤低温氧化过程中活性基团的变化规律研究[D]. 王彩萍.西安科技大学 2010
[8]瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播的影响研究[D]. 王磊.煤炭科学研究总院 2009
[9]煤自燃过程热物理场效特性实验研究[D]. 梁运涛.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3311156
【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】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线
化建立三维采场非均质相似模拟实验台，在瓦斯，开展流场实验，获得采空区氧气场、瓦斯场和征。然后，基于模糊函数理论分析采空区复合致采空区遗煤自燃“三带”特征，获得复合致灾危煤氧化气氛特征，作为后续设计高瓦斯易自燃采综采采场三维相似模型（Three Dimeand Spontaneous Combustion Coal Mine场一般特征随综采面持续推进，覆岩不断垮落，在采空区垂带、裂隙带和弯曲下沉带的垂直分区特征[117]；在成压实区，在采空区边界形成采动裂隙“O”型图 2-1。
博士学位论文模型主体为系统核心部分，选择合适替代物进行合理堆砌，再现特征。表 2-2 相似模拟模型基本参数Table 2-1 Basic parameters of similarity simulation model working face项目 参数 项目 参数断面（cm） 6×3 冒落带高度（cm） 20断裂角（°） 64 裂隙带高度（cm） 64垮落角（°） 55 工作面侧 A1（cm） 35倾角（°） 0 切眼侧 A2（cm） 25走向长（cm） 180 进回风巷侧 B1、B2（cm） 22倾向长（cm） 160
【参考文献】：
期刊论文
[1]贫氧条件下煤自燃特性实验研究[J]. 张群,李玉福,姚海飞,徐长富,郑忠亚,王海燕. 煤矿开采. 2016(06)
[2]贫氧环境对煤低温氧化特性影响研究[J]. 徐永亮,宋志鹏,王少坤,荆国松,余明高. 中国安全生产科学技术. 2016(11)
[3]顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃机制及安全抽采量研究[J]. 褚廷湘,姜德义,余明高,陈月霞. 煤炭学报. 2016(07)
[4]基于采场三维相似模型的流场特性实验分析[J]. 余照阳,杨胜强,胡新成. 煤矿安全. 2016(05)
[5]贫氧条件煤自燃产热特性试验研究[J]. 曹凯,王德明. 中国安全科学学报. 2015(10)
[6]职业卫生检测中标准气体的配制研究[J]. 沈朝烨,徐以盛,蒋志宏,马毅,温忆敏. 职业卫生与应急救援. 2015(02)
[7]煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究[J]. 金永飞,郭军,文虎,刘文永,王凯,马晓峰. 煤炭学报. 2015(03)
[8]基于小样本的煤层自然发火烷烃气体的光谱分析[J]. 梁运涛,孙勇,罗海珠,汤晓君,冯文彬,王伟. 煤炭学报. 2015(02)
[9]煤实验最短自然发火期的快速测试[J]. 王德明,亓冠圣,戚绪尧,辛海会,仲晓星,窦国兰. 煤炭学报. 2014(11)
[10]高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究[J]. 杨胜强,秦毅,孙家伟,蒋春林,伦嘉云. 煤炭学报. 2014(06)
博士论文
[1]煤层瓦斯气相驱替及两相协同机制研究[D]. 周银波.中国矿业大学 2017
[2]煤火贫氧燃烧阶段特性演变的分子反应动力学机理[D]. 辛海会.中国矿业大学 2016
[3]瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理研究[D]. 夏同强.中国矿业大学 2015
[4]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
[5]煤矿开采引起的采空区瓦斯与煤自燃共生灾害研究[D]. 高洋.中国矿业大学（北京） 2014
[6]采空区煤自燃诱发瓦斯燃烧（爆炸）规律及防治研究[D]. 常绪华.中国矿业大学 2013
[7]含瓦斯风流对煤自燃氧化特性影响的理论及应用研究[D]. 宋万新.中国矿业大学 2012
[8]煤氧化过程CO产生机理及安全指标研究[D]. 翟小伟.西安科技大学 2012
[9]高瓦斯易自燃采空区双层遗煤均压通风系统研究[D]. 邵昊.中国矿业大学 2011
[10]采空区气体三维多场耦合规律研究[D]. 车强.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]煤低温氧化过程中煤氧相互作用的实验研究[D]. 张锡佑.太原理工大学 2016
[2]煤田火区高温贫氧氧化燃烧特性参数研究[D]. 郭军.西安科技大学 2014
[3]高瓦斯易自燃煤层工作面瓦斯治理技术研究及其应用[D]. 孙福龙.煤炭科学研究总院 2014
[4]采空区气体渗流相似模拟实验平台研发及应用[D]. 姜华.西安科技大学 2013
[5]低温氧化对煤质特征及其分子结构影响的研究[D]. 徐辉.安徽理工大学 2012
[6]回采工作面采空区瓦斯运移立体模型的设计研究[D]. 邹旭.太原理工大学 2011
[7]煤低温氧化过程中活性基团的变化规律研究[D]. 王彩萍.西安科技大学 2010
[8]瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播的影响研究[D]. 王磊.煤炭科学研究总院 2009
[9]煤自燃过程热物理场效特性实验研究[D]. 梁运涛.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3311156
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