枣泉煤矿2#煤层开采工作面CO来源研究

发布时间：2017-05-18 08:25

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【摘要】：枣泉煤矿所开采煤层为易自燃煤层，，在开采过程中，工作面上隅角及回风流常出现CO浓度偏高现象，且在割煤过程中，工作面及回风流CO浓度较平常升高。对枣泉煤矿110205、130201两个工作面的CO变化规律进行了理论分析并查阅大量文献，认为工作面CO可能来源为煤层吸附、煤体破碎、工作面煤壁氧化及采空区CO运移四类。本文着重对前人很少涉及的前三类来源进行研究。 对枣泉及其他不同煤矿的煤样进行CO吸附实验，并计算吸附热，发现枣泉煤样相对于其它煤样有着较大的CO吸附热。在一个新揭露的工作面进行了煤层钻孔实验，实验结果表明CO浓度随钻孔深度的增加而降低，较深钻孔中CO浓度随观测时间的增加而降低，经分析认为该工作面煤层中存在少量CO气体，其来源是煤壁氧化后向煤层内部运移。使用红外摄影仪对110205工作面温度场分布进行了研究，发现工作面最高温度为采煤机截齿与煤壁摩擦产生的高温61.5℃，基于工作面温度场分布，对该工作面煤样进行程序升温实验，得出了标准氧浓度条件下，不同温度时的CO产生率拟合公式，并初步估算了工作面煤壁CO产生速率，认为在正常通风条件下，该原因不足以对工作面CO浓度分布造成影响。对枣泉煤矿2#煤层进行取样，设计并进行了煤样破碎实验，实验结果表明煤体破碎的过程中会产生一定浓度的CO气体，并认为采煤机割煤过程会释放一定量的CO气体，可能会对工作面CO浓度造成影响。最后运用ANSYS Fluent数值模拟软件对110205工作面CO来源及分布规律进行了数值模拟研究，研究结果表明在采煤机割煤过程中，采煤机附近、工作面、回风流中CO浓度均有上升，但对上隅角CO浓度影响不大。与现场观测数据进行对比认为研究结果准确可信，论文可为煤自燃指标性气体的研究工作提供依据。
【关键词】：CO来源 CO吸附 煤体破碎 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
• Abstract3-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 研究的背景及意义7-9
• 1.1.1 选题背景7-8
• 1.1.2 课题研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-14
• 1.2.1 煤自然发火指标气体研究现状9-10
• 1.2.2 工作面煤层吸附 CO 规律的研究现状10-12
• 1.2.3 煤层破碎产生 CO 的研究现状12
• 1.2.4 采空区 CO 运移规律研究现状12-14
• 1.3 主要研究内容和目标14
• 1.3.1 主要研究内容14
• 1.3.2 主要研究目标14
• 1.4 本文的主要研究方法和技术路线14-16
• 2 枣泉煤的孔径结构及吸氧特性16-20
• 2.1 工业分析实验16-17
• 2.2 表面结构特性17-19
• 2.2.1 比表面积17-18
• 2.2.2 孔径分布18-19
• 2.3 对氧气的物理吸附特性19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 枣泉煤矿 2#煤层 CO 吸附规律研究20-32
• 3.1 枣泉煤的 CO 吸附特性20-24
• 3.1.1 不同温度下 CO 吸附试验20-22
• 3.1.2 吸附热的计算22-24
• 3.2 枣泉煤矿工作面煤层 CO 分布规律研究24-30
• 3.2.1 实验设计思路24-25
• 3.2.2 实验设计25-27
• 3.2.3 实验结果与分析27-30
• 3.3 本章小结30-32
• 4 工作面煤体 CO 产生规律研究32-48
• 4.1 工作面温度场分布32-36
• 4.2 低温阶段程序升温实验36-44
• 4.2.1 实验设计36-37
• 4.2.2 实验结果与分析37-41
• 4.2.3 工作面 CO 产量估算41-44
• 4.3 煤体破碎实验44-47
• 4.3.1 自由基理论44-45
• 4.3.2 实验设计45-46
• 4.3.3 实验结果及分析46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 工作面 CO 浓度分布的数值模拟研究48-57
• 5.1 ANSYS 软件介绍48-49
• 5.2 物理模型的建立及边界条件设定49-50
• 5.2.1 三维建模及网格划分49-50
• 5.2.2 边界条件的设定50
• 5.3 数值模拟结果及分析50-55
• 5.3.1 工作面风流速度流场51-52
• 5.3.2 停采时产生 CO 的运移规律52-53
• 5.3.3 割煤时产生 CO 的运移规律53-55
• 5.4 数值模拟结果的验证55-56
• 5.5 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64
• 参加科研项目64

【共引文献】

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2 ;Carbon and hydrogen isotopic compositions and their evolutions of gases generated by herbaceous swamp peat at different thermal maturity stages[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(下)[C];2012年

3 李树刚;林海飞;成连华;;基于采动裂隙椭抛带的煤与瓦斯共采机理[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

4 肖e

本文编号：375572