大气压力变化对老虎台矿采空区瓦斯涌出影响及防治技术研究
发布时间：2021-10-02 07:18
瓦斯事故是煤矿事故的主体,国内外众多瓦斯事故发生在大气压急剧下降期间。为阐明大气压变化影响瓦斯涌出的作用机理,以老虎台矿为研究背景,分析了全年及出现瓦斯异常涌出时期的气压变化特征,论证了气压降低变化是该地区出现瓦斯异常涌出的主要影响因素,实验研究了地表、采煤工作面、采空区中气体静压的相对变化关系,探究了大气压波动时采空区瓦斯浓度的演化规律,分析评价了老虎台矿现有防治技术体系并提出优化建议。研究显示,大气压变化直接影响工作面及采空区气体静压,其快速持续降低是导致瓦斯异常涌出的主要原因。文章从理论层面上探究了大气压变化对瓦斯涌出的影响机理;结合2016年全年及出现瓦斯异常涌出时期的气压变化,得出春、冬2季该地区气压整体较高且波动剧烈,一、二、十一、十二月份尤为突出,届时大气压变化导致瓦斯异常涌出较为明显。通过分析老虎台地区6次较大的瓦斯异常涌出事故,得出当最大压降量超过600Pa,持续时间超过14小时,期间最大时压降超过150Pa时,则认为该矿有可能会发生瓦斯异常涌出事故。实验研究发现,地表大气压与工作面空气静压同步变化,但采空区深部气体静压变化相较前两者具有明显的滞后性,由于滞后性的存在...
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
老虎台井田地质平面图
工程硕士专业学位论文6相对压力和瓦斯浓度在大气压力变化时期的波动和变化特征。（4）提出预防大气压下降导致的瓦斯异常涌出的应对措施基于大气压力变化导致瓦斯涌出的作用机理、大气压力变化影响下的矿井气压波动特征和多因素作用下的采空区瓦斯运移特性，结合老虎台矿实际情况，理论分析并提出应对大气压力变化导致瓦斯异常涌出的应对措施。1.3.2技术路线本文主要采用理论分析、原始数据分析和现场实验相结合的研究方法，其中理论分析是基础，原始数据分析和实验研究是依据和核心。本文的技术路线如图1-2所示。图1-2本研究技术路线图Figure1-2Researchmethodologyofthisthesis
工程硕士专业学位论文14图2-1压差与呼吸状态关系图Figure2-1Relationshipbetweenpressuredifferenceandbreathingstate当大气压升高时，采空区气压则会慢于工作面气压的升高，采空区内外气压平衡被打破，此时工作面气压会高于采空区内气压（正压差），采空区内气压不会向外涌出（吸入）；反之，大气压降低，采空区气压降低慢于工作面气压，此时采空区气压会高于工作面气压（负压差），由于压差的存在，采空区内瓦斯会向外涌出（呼出），压差越大、持续时间越长，该瓦斯涌出就越大，进而演变为工作面瓦斯超限，严重时甚至会发生瓦斯爆炸。研究发现，地面大气压变化只能引起积聚源瓦斯扩散量的变化,而与原生源瓦斯涌出量的关系不大。大气压变化引起的矿井气压变化对采空区瓦斯涌出影响巨大，大气压下降200-800Pa,采空区瓦斯浓度则增大3-5倍,大气压力变化引起井下瓦斯涌出量的变化取决于大气压随时间变化的速度,即单位时间的变化率。2.4本章小结（SummaryofthisChapter）本章理论分析了大气压力变化对瓦斯涌出的影响。介绍了高度、气体成分、气候条件及气旋对大气压力的影响；理论分析了地面大气压与矿井气压的相互关系；阐述了矿井瓦斯来源及影响；分析了地面大气压力变化对矿井瓦斯涌出的影响，主要结论如下：（1）地面大气压力变化只能引起积聚源瓦斯扩散量的变化,而与原生源瓦斯涌出量的关系不大，大气压力变化对掘进工作面和采煤工作面瓦斯涌出影响不明显，但对采空区瓦斯涌出影响巨大。（2）地面大气压力变化与矿井气压变化是同步的，但采空区由于其较差的连通性，采空区气体压力变化相对于地面和工作面有明显的滞后性，由于滞后性的存在，促使采空区内外产生压差，该压差导致采空区内发生“呼吸”态变，负压差的存在是导致瓦斯涌出的
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气压快速降低对老虎台煤矿瓦斯涌出的影响研究[J]. 张小翌,王德明,杨雪花. 煤炭技术. 2019(09)
[2]低瓦斯矿井封闭采空区“呼吸”现象特征及防控技术[J]. 彭斌,聂百胜,申杰升,刘鹏程,葛泽. 煤炭学报. 2019(02)
[3]2000—2016年我国煤矿重特大事故统计分析[J]. 朱云飞,王德明,李德利,戚绪尧,邵振鲁. 能源与环保. 2018(09)
[4]近年来煤矿瓦斯爆炸事故技术原因及应对措施研究[J]. 王国栋,杨秀铁. 煤矿安全. 2018(01)
[5]基于大气压力的工作面瓦斯异常涌出规律分析[J]. 王帅,王宏伟. 煤矿安全. 2018(01)
[6]煤矿热动力灾害及特性[J]. 王德明. 煤炭学报. 2018(01)
[7]大气压影响下采空区瓦斯涌出规律研究[J]. 杜福来. 能源与节能. 2017(09)
[8]大气压力变化与采空区瓦斯涌出实证研究及防治措施[J]. 苗逢春,李进. 煤矿现代化. 2014(06)
[9]大气压变化影响回风隅角氧气浓度异常变化的原因分析及防治技术[J]. 刘虎生,张运增. 煤炭技术. 2014(09)
[10]地面大气压变化对义马矿区矿井瓦斯涌出的影响[J]. 张银亮,张修锋,杨浩. 山东煤炭科技. 2014(06)
硕士论文
[1]采煤工作面瓦斯涌出量分源定量计算[D]. 樊帅帅.河南理工大学 2017
[2]近距离煤层群工作面瓦斯综合治理研究与应用[D]. 戚志虎.安徽理工大学 2016
[3]采空区瓦斯运移规律实验与数值模拟研究[D]. 宋钰.西安科技大学 2014
[4]采空区流场与瓦斯运移规律数值模拟研究[D]. 张红升.河北工程大学 2013
[5]采空区风流分布数值模拟研究[D]. 王海生.河南理工大学 2010
本文编号：3418217
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
老虎台井田地质平面图
工程硕士专业学位论文6相对压力和瓦斯浓度在大气压力变化时期的波动和变化特征。（4）提出预防大气压下降导致的瓦斯异常涌出的应对措施基于大气压力变化导致瓦斯涌出的作用机理、大气压力变化影响下的矿井气压波动特征和多因素作用下的采空区瓦斯运移特性，结合老虎台矿实际情况，理论分析并提出应对大气压力变化导致瓦斯异常涌出的应对措施。1.3.2技术路线本文主要采用理论分析、原始数据分析和现场实验相结合的研究方法，其中理论分析是基础，原始数据分析和实验研究是依据和核心。本文的技术路线如图1-2所示。图1-2本研究技术路线图Figure1-2Researchmethodologyofthisthesis
工程硕士专业学位论文14图2-1压差与呼吸状态关系图Figure2-1Relationshipbetweenpressuredifferenceandbreathingstate当大气压升高时，采空区气压则会慢于工作面气压的升高，采空区内外气压平衡被打破，此时工作面气压会高于采空区内气压（正压差），采空区内气压不会向外涌出（吸入）；反之，大气压降低，采空区气压降低慢于工作面气压，此时采空区气压会高于工作面气压（负压差），由于压差的存在，采空区内瓦斯会向外涌出（呼出），压差越大、持续时间越长，该瓦斯涌出就越大，进而演变为工作面瓦斯超限，严重时甚至会发生瓦斯爆炸。研究发现，地面大气压变化只能引起积聚源瓦斯扩散量的变化,而与原生源瓦斯涌出量的关系不大。大气压变化引起的矿井气压变化对采空区瓦斯涌出影响巨大，大气压下降200-800Pa,采空区瓦斯浓度则增大3-5倍,大气压力变化引起井下瓦斯涌出量的变化取决于大气压随时间变化的速度,即单位时间的变化率。2.4本章小结（SummaryofthisChapter）本章理论分析了大气压力变化对瓦斯涌出的影响。介绍了高度、气体成分、气候条件及气旋对大气压力的影响；理论分析了地面大气压与矿井气压的相互关系；阐述了矿井瓦斯来源及影响；分析了地面大气压力变化对矿井瓦斯涌出的影响，主要结论如下：（1）地面大气压力变化只能引起积聚源瓦斯扩散量的变化,而与原生源瓦斯涌出量的关系不大，大气压力变化对掘进工作面和采煤工作面瓦斯涌出影响不明显，但对采空区瓦斯涌出影响巨大。（2）地面大气压力变化与矿井气压变化是同步的，但采空区由于其较差的连通性，采空区气体压力变化相对于地面和工作面有明显的滞后性，由于滞后性的存在，促使采空区内外产生压差，该压差导致采空区内发生“呼吸”态变，负压差的存在是导致瓦斯涌出的
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气压快速降低对老虎台煤矿瓦斯涌出的影响研究[J]. 张小翌,王德明,杨雪花. 煤炭技术. 2019(09)
[2]低瓦斯矿井封闭采空区“呼吸”现象特征及防控技术[J]. 彭斌,聂百胜,申杰升,刘鹏程,葛泽. 煤炭学报. 2019(02)
[3]2000—2016年我国煤矿重特大事故统计分析[J]. 朱云飞,王德明,李德利,戚绪尧,邵振鲁. 能源与环保. 2018(09)
[4]近年来煤矿瓦斯爆炸事故技术原因及应对措施研究[J]. 王国栋,杨秀铁. 煤矿安全. 2018(01)
[5]基于大气压力的工作面瓦斯异常涌出规律分析[J]. 王帅,王宏伟. 煤矿安全. 2018(01)
[6]煤矿热动力灾害及特性[J]. 王德明. 煤炭学报. 2018(01)
[7]大气压影响下采空区瓦斯涌出规律研究[J]. 杜福来. 能源与节能. 2017(09)
[8]大气压力变化与采空区瓦斯涌出实证研究及防治措施[J]. 苗逢春,李进. 煤矿现代化. 2014(06)
[9]大气压变化影响回风隅角氧气浓度异常变化的原因分析及防治技术[J]. 刘虎生,张运增. 煤炭技术. 2014(09)
[10]地面大气压变化对义马矿区矿井瓦斯涌出的影响[J]. 张银亮,张修锋,杨浩. 山东煤炭科技. 2014(06)
硕士论文
[1]采煤工作面瓦斯涌出量分源定量计算[D]. 樊帅帅.河南理工大学 2017
[2]近距离煤层群工作面瓦斯综合治理研究与应用[D]. 戚志虎.安徽理工大学 2016
[3]采空区瓦斯运移规律实验与数值模拟研究[D]. 宋钰.西安科技大学 2014
[4]采空区流场与瓦斯运移规律数值模拟研究[D]. 张红升.河北工程大学 2013
[5]采空区风流分布数值模拟研究[D]. 王海生.河南理工大学 2010
本文编号：3418217
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