高瓦斯矿井煤自然发火规律与防治技术研究

发布时间：2017-05-04 14:08

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【摘要】：矿井瓦斯和煤自燃是影响煤矿安全生产的两大主要灾害，对矿井的安全生产和人员的身心健康构成了严重威胁。高瓦斯矿井回采过程中，工作面和采空区的瓦斯大量涌出，为了保证矿井安全生产需要增大工作面风量来排放瓦斯，同时在尾巷风排和高抽巷负压抽采瓦斯的作用下，，增加了向采空区的漏风，使采空区氧化带范围增大，提高了煤自然发火的危险性。 本文以天池煤矿301综采面为研究对象，根据其煤层赋存、巷道布置和瓦斯抽采的特点，理论分析了301综采面采空区煤自燃的特点及其影响因素。通过煤自然发火实验，测定了天池煤矿14煤的自燃特性参数。选取原煤样、经瓦斯解吸处理和瓦斯吸附处理后的3种不同瓦斯含量的相同煤样，通过程序升温实验对不同煤温条件下的耗氧速率、CO产生率、CO2产生率及放热强度的分析，研究了氧化自燃过程中瓦斯对煤自燃特性的影响规律，得出相同煤温条件下混样中瓦斯含量越少，氧化反应越剧烈，揭示了瓦斯对煤自燃的抑制作用。根据现场实际，结合采空区埋管观测的相关数据，对天池煤矿301综采面瓦斯抽采条件下采空区“三带”进行划分，确定其自燃危险区域。通过建立瓦斯抽采条件下采空区三维计算模型，应用ANSYS FLUENT14.5数值模拟了采空区漏风流场及瓦斯运移规律，并与现场观测相互验证。最后，提出了采用粉煤灰灌浆注胶和控制采空区漏风为主的煤自燃防治技术，经现场应用取得了良好的效果。
【关键词】：瓦斯抽采 采空区 煤自燃 数值模拟
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 选题的背景及意义8-9
• 1.1.1 选题的背景8
• 1.1.2 选题的意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 瓦斯抽采对采空区煤自燃的影响研究现状9-10
• 1.2.2 瓦斯抽采条件下采空区漏风数值模拟研究现状10
• 1.2.3 瓦斯抽采条件下采空区煤自燃防治技术研究现状10-11
• 1.2.4 小结11-12
• 1.3 主要研究内容12
• 1.4 研究方法及技术路线12-13
• 1.4.1 研究方法12-13
• 1.4.2 技术路线13
• 1.5 本文的关键技术13-14
• 2 天池矿综采面采空区煤自燃特点及其影响因素14-20
• 2.1 天池煤矿 301 综采面概况14-17
• 2.1.1 煤层赋存14-16
• 2.1.2 巷道布置16-17
• 2.1.3 瓦斯抽采方式17
• 2.2 高瓦斯矿井采空区煤自燃的特点17-18
• 2.3 301 综采面采空区煤自燃影响因素分析18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 煤自燃特性参数实验测试与分析20-35
• 3.1 大型煤自然发火实验20-29
• 3.1.1 实验装置20-21
• 3.1.2 实验条件21
• 3.1.3 实验结果分析21-29
• 3.1.4 实验结论29
• 3.2 不同瓦斯含量煤的程序升温实验29-34
• 3.2.1 实验方法29-30
• 3.2.2 实验装置30
• 3.2.3 实验结果分析30-33
• 3.2.4 实验结论33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 瓦斯抽采条件下采空区自燃危险区域划分35-45
• 4.1 采空区遗煤自燃“三带”划分条件35-36
• 4.2 瓦斯抽采条件下采空区“三带”观测及分析36-42
• 4.2.1 测点的布置36
• 4.2.2 现场观测结果及分析36-41
• 4.2.3 采空区浮煤自燃极限参数确定41-42
• 4.3 瓦斯抽采条件下采空区自燃“三带”的划分及危险区域判定42-43
• 4.3.1 瓦斯抽采条件下采空区自燃“三带”划分42-43
• 4.3.2 瓦斯抽采条件下采空区自燃危险区域及安全推进速度43
• 4.4 本章小结43-45
• 5 瓦斯抽采条件下采空区漏风流场数值模拟45-53
• 5.1 采空区气体渗流及扩散数学模型45-47
• 5.1.1 采空区气体渗流控制方程45-46
• 5.1.2 采空区氧浓度场数学模型46
• 5.1.3 采空区瓦斯运移数学模型46-47
• 5.2 瓦斯抽采条件下采空区计算模型及其边界条件47-49
• 5.2.1 采空区计算模型的建立47-48
• 5.2.2 采空区计算模型的网格划分48
• 5.2.3 边界条件的设置48-49
• 5.3 数值模拟结果及分析49-52
• 5.3.1 采空区氧浓度场数值模拟结果分析49-50
• 5.3.2 采空区漏风流场数值模拟结果分析50-52
• 5.3.3 采空区瓦斯运移数值模拟结果分析52
• 5.4 本章小结52-53
• 6 天池矿综采面采空区煤自燃防治技术研究53-58
• 6.1 控制采空区漏风53
• 6.1.1 均压通风53
• 6.1.2 封堵漏风通道53
• 6.2 粉煤灰灌浆注胶防治技术53-57
• 6.2.1 粉煤灰灌浆注胶材料的性能54
• 6.2.2 粉煤灰灌浆注胶防灭火系统54-56
• 6.2.3 现场应用56-57
• 6.3 本章小结57-58
• 7 结论与展望58-60
• 7.1 主要结论58-59
• 7.2 创新点59
• 7.3 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目64-65
• 附表65-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈明河;;采空区漏风状况模拟及其分析[J];矿业安全与环保;2009年01期

2 王树斌;苗应星;;高瓦斯矿井采空区煤炭自燃火灾的快速治理技术[J];矿业安全与环保;2010年04期

  本文关键词：高瓦斯矿井煤自然发火规律与防治技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：345202