棋盘井矿煤层注水工艺方法研究

发布时间：2017-05-05 16:15

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【摘要】：煤矿在机械化生产过程中会产生大量的粉尘,粉尘的存在严重影响井下条件和煤矿工人的生命安全,为了降低煤矿开采时的粉尘,本论文研究以降低棋盘井煤矿9号煤层1020902采煤工作面粉尘为中心,以可行、高效为标准,以安全机械化生产为重点,以环境保护“三同时”为原则；以不影响正常生产工作为要求,实现改善采煤工作面工作坏境(粉尘浓度降低30%)为宗旨,采用煤层长孔注水技术。 本文分析并总结了在煤层注水防尘方面的国内外研究现状和取得的成果,阐述了煤层注水的基本原理,对棋盘井煤矿9号煤层1020902采煤工作面的煤层赋存条件、顶底板情况、采煤方法、通风及粉尘现状进行了全面分析,并通过实验室试验测定了煤层注水所需的煤岩特性、煤的反射率、煤的力学性质、煤的工业分析、顶底板物理力学性质、煤水湿润边角、煤的自然吸水率、孔隙率等相关参数,借助COMSOL软件对煤层注水进行了模拟与分析,分析其注水后的含水率及湿润半径的情况,考察不同的注水时间下,湿润半径与注水压力的大小关系,通过模拟,得出了符合现场实际情况的注水工艺,并通过现场的试验孔进行论证。 研究结果表明：棋盘井煤矿1020902采煤工作面,采用长孔脉冲注磁化水能有效地改善煤层的湿润半径,增加煤层水分,部分原来封闭的裂隙在脉冲注磁化水的作用下形成新的裂隙,其煤层注水效果能得到进一步改善。注水效果与煤体本身的物理机械特性、煤体的孔隙率、煤体的水渗透性系数、水的表面张力、水压、封孔长度有密切关系,煤层注水的除尘效率关键在于钻孔的单孔注水量、煤体湿润特性,而钻孔的单孔注水量和煤的湿润特性与煤层的孔隙率、渗透性、注水方式及压力、注水时间、钻孔孔径、钻孔角度及长度有关,随着注水量的增加,降尘率也随之增加。通过此次注水试验可以得出：当钻孔深度达到180m,孔径50mm,脉冲动压注水水压为7MPa,注水连续时间8d,每个钻孔的注水量为370.82m3,钻孔间距为15m时,注水防尘效果能达到最好。
【关键词】：煤层注水防尘 动压长孔注水 COMSOL数值模拟 实验室试验 注水工艺研究
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 问题的提出11-12
• 1.2 煤层注水理论12-16
• 1.2.1 煤层注水机理12-14
• 1.2.2 注水降尘机理研究14-16
• 1.3 国内外煤层注水工艺方法研究现状16-18
• 1.3.1 国外煤层注水工艺方法研究现状16
• 1.3.2 国内煤层注水技术研究现状16-18
• 1.4 本文的研究方法、研究内容及技术路线18-20
• 1.4.1 研究方法18
• 1.4.2 研究内容18
• 1.4.3 研究的技术路线18-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 矿井基本概况21-33
• 2.1 位置与交通21-22
• 2.2 井田范围和9号煤层煤炭储量22
• 2.2.1 井田范围22
• 2.2.2 9号煤层煤炭储量22
• 2.3 矿井地质构造及9号煤层赋存情况22-23
• 2.3.1 地质构造22-23
• 2.3.2 9号煤层赋存情况23
• 2.4 矿井开拓系统、采区巷道布置及采煤方法23-26
• 2.4.1 开拓系统23-25
• 2.4.2 采区巷道布置25
• 2.4.3 采煤方法25-26
• 2.5 矿井通风情况26-28
• 2.5.1 通风方式及通风系统26
• 2.5.2 矿井通风设备26-28
• 2.6 矿井粉尘情况28-31
• 2.6.1 粉尘测定28-30
• 2.6.2 粉尘防治措施30-31
• 2.7 矿井水源及供水系统31-32
• 2.7.1 矿井供水水源31-32
• 2.7.2 供水系统32
• 2.8 本章小结32-33
• 第三章 Ⅰ020902工作面介绍33-44
• 3.1 工作面位置及煤层概况33
• 3.2 煤层顶底板及地质构造情况33-34
• 3.2.1 工作面顶底板情况33-34
• 3.2.2 工作面地质构造34
• 3.3 采煤方法及回采工艺34-37
• 3.3.1 采煤方法34-35
• 3.3.2 回采工艺35-37
• 3.4 工作面产量、推进度37-39
• 3.4.1 工作面年推进度37-38
• 3.4.2 工作面生产能力38-39
• 3.5 进、回风巷几何尺寸和支护形式39-40
• 3.6 通风及粉尘情况40-43
• 3.6.1 通风情况40-42
• 3.6.2 工作面粉尘情况42-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第四章 Ⅰ020902工作面煤层基本性质研究44-66
• 4.1 煤岩特征44-45
• 4.2 煤的反射率45-46
• 4.3 煤的力学性质46-51
• 4.3.1 煤的坚固性系数46-48
• 4.3.2 密度48-51
• 4.4 煤的工业分析51-56
• 4.4.1 全水分的测定51-55
• 4.4.2 灰分、挥发分固定碳55-56
• 4.5 顶底板的物理力学性质56
• 4.6 煤水湿润边角56-59
• 4.6.1 湿润边角测定方法选择56-57
• 4.6.2 所需仪器设备57
• 4.6.3 试验步骤57
• 4.6.4 试验结果57-59
• 4.7 煤自然吸水率测定59-62
• 4.7.1 试验所需的仪器设备59
• 4.7.2 试验步骤59-60
• 4.7.3 试验数据60
• 4.7.4 数据计算60-62
• 4.8 孔隙率62-64
• 4.8.1 煤层注水孔隙利用情况62-63
• 4.8.2 孔隙率计算及测定63
• 4.8.3 孔隙率评价63-64
• 4.9 煤层注水可注性分析64
• 4.10 本章小结64-66
• 第五章 改善煤层湿润特性的研究66-71
• 5.1 磁场作用机理66-67
• 5.1.1 煤吸附水的微观机理66
• 5.1.2 磁场对水及其与煤体表面相互作用影响机理66-67
• 5.2 磁化水特性研究67-68
• 5.2.1 磁场对水表面张力的影响67-68
• 5.2.2 磁化水对煤岩渗透性的影响68
• 5.3 磁化水的除尘途径68
• 5.4 接触角与润湿作用的关系68-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 煤层注水湿润特性数值模拟研究71-81
• 6.1 应用软件简介71
• 6.2 数值模拟模型的建立71-73
• 6.2.1 数值模拟原理71-72
• 6.2.2 模型的建立72
• 6.2.3 模拟所需参数的确定72
• 6.2.4 边界条件及载荷条件确定72-73
• 6.2.5 模拟方案的确定73
• 6.3 模拟结果及分析73-79
• 6.4 本章小结79-81
• 第七章 煤层注水工艺方法及效果、效益分析81-96
• 7.1 煤层注水方式及其选择81-82
• 7.2 注水工艺方法的确定82-90
• 7.3 煤层注水安全技术措施90-91
• 7.4 煤层注水劳动组织91
• 7.5 煤层注水的效果及其检测91-93
• 7.6 煤层注水效益分析93-95
• 7.8 本章小结95-96
• 第八章 主要结论及展望96-98
• 8.1 主要结论96
• 8.2 展望96-98
• 致谢98-99
• 参考文献99-102
• 附录A 攻读硕士期间参与的科研项目和发表论文情况102

【参考文献】

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1 王平，宋兰花，郗爱红，吴念祖;粉体粒度与其表面亲水性关系的研究[J];北京化工学院学报(自然科学版);1994年04期

2 费庆志;磁化对水性能的影响[J];大连铁道学院学报;1998年01期

3 金龙哲;德国煤层注水防尘发展动向[J];煤炭工程师;1994年05期

4 窦世文;张宏伟;刘志伟;;向斜轴部倾斜煤层应力状态分析[J];采矿与安全工程学报;2007年04期

5 蒋裕平;磁化水除尘的研究[J];科学技术与工程;2004年06期

6 缪学玉;用表面活性剂溶液改善煤体润湿效果[J];煤矿安全;1992年10期

7 孙文标,刘辉,赵宏伟;煤层注水在煤矿安全中的应用及效果浅析[J];煤矿安全;2004年12期

8 张峰;张和生;肖谨;;综放工作面煤层注水及效果分析[J];煤矿安全;2006年04期

9 解兴智,傅贵;煤润湿性测量方法的探讨[J];煤炭科学技术;2004年02期

10 秦文贵,张延松;煤孔隙分布与煤层注水增量的关系[J];煤炭学报;2000年05期

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