察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究

发布时间：2017-06-10 17:01

  本文关键词：察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：察哈素煤矿3号煤层属于易自燃煤层,最短自燃发火期为39天。察哈素煤矿为大采高综采工作面,而煤层自燃一直是影响大采高工作面安全生产的主要原因。31303工作面南西为上一个工作面采空区,受其影响,31303工作面顶板压力大,煤层顶板局部破碎,这就很大程度上增大了采空区自燃的可能性。根据察哈素煤矿31303工作面的具体情况,对3号煤层自然发火机理进行相应的研究。主要结论如下:1、对影响采空区煤炭自燃的内因进行了分析,然后检测了煤样的硫分、水分、煤岩组分和显微组分,检测结果显示镜质组含量过高是造成自燃的主导因素;对3号煤层煤样进行了热重分析、静态吸氧量等实验研究,得出煤样的着火点相对较低、吸氧量大的特点,综合煤样的检测结果和实验结果表明了3号煤层的易自燃特性。2、通过在31303工作面采空区埋设束管和热电偶,对31303工作面采空区的气体与温度变化进行了实时监测,根据束管监测数据划分出了采空区“三带”的范围。具体是进风侧采空区散热带宽度为150.5~182m,窒息带宽度为220.6~274.6m。回风侧采空区散热带宽度为163.7~212m,窒息带宽度为258.3~263m;根据温度变化监测数据得出采空区温度变化比较大的处于采后3~10天,即30~130m范围内,采空区的煤炭氧化集中在工作面后方的上述区域中,采区的注氮、注浆等措施应集中在此区域中,从而提高防灭火措施的针对性和有效性。3、采用FLUENT软件,根据31303工作面的实际情况,建立了计算物理模型,模拟了31303工作面采空区“三带”的分布情况。为全面研究采空区“三带”变化规律,对不同供风量的工况进行了模拟。同时对密闭严格封闭工况条件下的工况,模拟了不同风量采空区空气流场、氧气浓度场条件下采空区“三带”的分布情况。研究表明,随着供风量增大,自燃带向采空区深部移动,自燃带宽度也有所增加。同时联络巷密闭漏风造成了自燃带深入采空区的距离增大、范围增加,氧气浓度增大并进入采空区深部,为煤炭自燃提供氧环境,增大了发生自燃的危险系数。通过对察哈素煤矿3号煤层自然发火机理及采空区“三带”监测研究为矿井以后的防灭火工作奠定了基础,保障了矿井的安全生产。
【关键词】：采空区 自燃机理 三带监测 数值模拟
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-25
• 1.1 研究背景17
• 1.2 项目研究的目的和意义17
• 1.3 国内外研究现状17-21
• 1.4 研究内容和技术路线21-22
• 1.5 察哈素矿井及工作面概况22-25
• 2 煤炭自燃机理分析25-39
• 2.1 采空区自燃规律25-27
• 2.2 影响煤炭自燃的因素分析27
• 2.3 影响采空区煤炭自燃的内因27-33
• 2.4 察哈素3号煤层氧化特性实验研究33-37
• 2.5 小结37-39
• 3 采空区气体变化现场实测研究39-57
• 3.1 31303工作面采空区气体变化监测39-50
• 3.2 采空区温度变化监测50-55
• 3.3 小结55-57
• 4 31303工作面采空区“三带”分布数值模拟57-69
• 4.1 数学物理模型57-61
• 4.2 计算结果及分析61-66
• 4.3 小结66-69
• 5 结论与展望69-71
• 参考文献71-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

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