高瓦斯强抽采工作面采空区防火技术研究

发布时间：2017-05-22 08:39

  本文关键词：高瓦斯强抽采工作面采空区防火技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现阶段煤炭已呈现出向深部开采的趋势,开采深度的加深,在提高产量的同时也面临着越来越棘手的灾害问题,其中瓦斯涌出量的加大、自燃危害的加剧一直是威胁着煤矿生产的安全主要问题,因此抽采瓦斯的同时对火灾防治的要求越来越高。在易自燃煤层条件下抽采瓦斯通常会改变采空区的流态,改变趋势往往易于煤自燃现象的发生。抽采瓦斯在影响采空区流态方面有不同的效果,不同瓦斯抽采方法时因抽放口的位置不同而对采空区内部气体流动有不同的影响,使得漏风流态有较大变化,通过对不同抽采方法下采空区漏风现象的描述,对灾害的防治奠定了理论基础。孔隙率和渗透率作为重要因素影响着遗煤的自燃和瓦斯的运移,而采空区内部的碎胀度与岩块的垮落高度、大小和形状等关系极为紧密。工作面在不断推进过程中,采空区深处逐渐被压实,岩块垮落高度不断减小,使得采空区内的孔隙率和渗透率也逐渐变小,根据对煤岩体的应力和应变和Klinkenberg影响的研究,得出其对孔隙度和渗透率的影响。根据现场实际,运用FLUNET软件进行模拟得出高抽巷、地面钻井、上隅角埋管不同抽采方式下采空区自燃“三带”的分布与瓦斯运移规律,对瓦斯抽采方法的优化以及采空区防火机制的完善提供了建议。以朱集矿1242(1)工作面为工程实例,验证了本次数值模拟的可参考性。在采取以地面钻井和高抽巷为主、采空区埋管为辅的瓦斯综合抽采技术条件下,瓦斯得到及时高效抽采并取得良好的防火效果,实现平均日产量5733t安全高效开采。
【关键词】：煤自燃 瓦斯治理 采空区“三带” 数值模拟
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6;TD752
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 研究目的及意义17-19
• 1.3 国内外研究现状以及存在的问题19-21
• 1.3.1 国内外研究现状19-20
• 1.3.2 存在的问题20-21
• 1.4 研究目标与内容21
• 1.5 研究方法和技术路线21-24
• 第二章 各种瓦斯抽采方法及漏风情况24-34
• 2.1 采空区瓦斯抽采对自燃的影响24
• 2.2 各种瓦斯抽采方法介绍24-27
• 2.2.1 高抽巷24-25
• 2.2.2 上隅角埋管25
• 2.2.3 地面钻井25-26
• 2.2.4 尾巷26-27
• 2.3 瓦斯抽采效果评价27-28
• 2.4 各种瓦斯抽采方法的漏风情况28-33
• 2.4.1 高抽巷抽采瓦斯时的漏风情况28-29
• 2.4.2 尾巷抽采瓦斯时的漏风情况29-30
• 2.4.3 采空区埋管抽采瓦斯时的漏风情况30-31
• 2.4.4 地面钻井抽采瓦斯时的漏风情况31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 采空区流场特性及模型研究34-60
• 3.1 孔隙率和渗透率对采空区流场的影响34-39
• 3.1.1 采空区垮落岩层对孔隙率和渗透率的影响34-38
• 3.1.2 采空区孔隙率和渗透率对自燃和瓦斯流动的影响38-39
• 3.2 孔隙率的影响因素39-43
• 3.2.1 正常推进时采空区应力场40-42
• 3.2.2 工作面停滞时采空区应力场42-43
• 3.3 渗透率的影响因素43-50
• 3.3.1 煤岩渗透率的应力应变43-44
• 3.3.2 克林肯伯格（Klinkenberg）效应44-46
• 3.3.3 瓦斯压力对渗透率的影响46-47
• 3.3.4 吸附作用对渗透率的影响47-48
• 3.3.5 孔隙率与渗透率的计算48-50
• 3.4 采空区流场的数学模型50-59
• 3.4.1 基本假设50
• 3.4.2 数值模拟的控制方程50-55
• 3.4.3 边界条件55-56
• 3.4.4 氧浓度场模拟方程的确定56-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 采空区“三带”防灭火数值模拟60-88
• 4.1 CFD模拟简介60-63
• 4.1.1 CFD简介60-61
• 4.1.2 ANSYS FLUENT软件简述61-63
• 4.2 模型的建立63-64
• 4.2.1 工作面的基本情况63
• 4.2.2 基本假定63
• 4.2.3 模型的构建63-64
• 4.3 高抽巷抽采影响下的自燃“三带”分布规律64-73
• 4.4 上隅角埋管抽采影响下的自燃“三带”分布规律73-82
• 4.5 地面钻井抽采影响下的自燃“三带”分布规律82-87
• 4.6 本章小结87-88
• 第五章 工程实践88-100
• 5.1 工作面概况88
• 5.2 地质概况88-90
• 5.2.1 煤层顶底板情况88
• 5.2.2 水文地质情况88-89
• 5.2.3 地质构造情况89-90
• 5.3 瓦斯涌出量预计90-91
• 5.3.1 瓦斯来源分析90
• 5.3.2 瓦斯涌出量计算90-91
• 5.4 防灭火设计91-92
• 5.5 瓦斯综合治理技术92-94
• 5.5.1 地面钻井抽采92-93
• 5.5.2 高抽巷93
• 5.5.3 采空区埋管93-94
• 5.5.4 通风稀释94
• 5.6 瓦斯治理效果及分析94-99
• 5.6.1 地面钻井抽采效果94-95
• 5.6.2 开采层顶板高抽巷抽采效果95-96
• 5.6.3 上隅角埋管抽采效果96
• 5.6.4 下顺槽底板巷抽采效果96-97
• 5.6.5 瓦斯治理效果分析97-99
• 5.7 本章小结99-100
• 第六章 结论与展望100-102
• 6.1 主要结论100-101
• 6.2 展望101-102
• 参考文献102-107
• 致谢107-108
• 作者简介及读研期间主要科研成果108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李宗翔;孟宪臣;纪传仁;;冒落非均质平面流场非达西渗流新迭代算法[J];力学与实践;2007年02期

2 李伟利;张学会;;动载作用下采场前支承压力分布特征研究[J];煤炭技术;2010年12期

3 梁运涛;张腾飞;王树刚;孙金鹏;;采空区孔隙率非均质模型及其流场分布模拟[J];煤炭学报;2009年09期

4 秦波涛;张雷林;王德明;姚元领;;采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术[J];煤炭学报;2009年12期

5 曹树刚;郭平;李勇;白燕杰;刘延保;徐建;;瓦斯压力对原煤渗透特性的影响[J];煤炭学报;2010年04期

6 周红星;王亮;程远平;王立国;;低透气性强突出煤层瓦斯抽采导流通道的构建及应用[J];煤炭学报;2012年09期

7 张君;;中国煤炭消耗量透支10年指标[J];能源与节能;2011年01期

8 张辛亥;陈曦;李艳增;;综放采空区抽放条件下自燃“三带”分布规律[J];西安科技大学学报;2008年02期

9 高建良;王海生;;采空区渗透率分布对流场的影响[J];中国安全科学学报;2010年03期

10 WACHOWICZ Jan;;Analysis of underground fires in Polish hard coal mines[J];Journal of China University of Mining & Technology;2008年03期

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本文编号：385108