神华准能车路坡火区综合治理技术研究

发布时间：2017-08-04 17:20

  本文关键词：神华准能车路坡火区综合治理技术研究

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【摘要】：煤炭作为我国的主要能源消耗,其产量和消费量均位世界第一。然而我国煤层自燃现象比较严重,特别是新疆内蒙等西北地区。煤田火灾不仅会威胁到煤矿安全生产,而且会造成资源浪费和环境污染。我国政府在《中国21世纪议程》中已将煤层自燃列为重大自然灾害之一。所以,开展煤层火区探测和煤田火灾的治理技术与施工工艺的研究意义重大。 本文基于目前煤炭自然发火起因和机理的研究,结合车路坡火区的实际情况,对煤田火灾治理关键技术进行研究。第一,根据煤层自燃的内因、外因以及煤层燃烧的机理,分析了引起煤田火灾的影响因素,并结合车路坡火区所处的准格尔煤田的地质赋存环境,分析了车路坡火区的燃烧特点。提出了针对车路坡火区自燃特点的“以地面同位素测氡法探测为主,结合地表异常现象勘察及钻探孔验证”的综合煤田火灾探测技术,并对其探测原理、探测工艺应用以及探测数据的处理方法进行了阐述。第二,在火源探测结果的基础上结合车路坡火区实际情况,确定了“火区平整一火区内裂隙、钻孔灌黄泥浆、浅部钻孔注凝胶、黄土分层覆盖碾压—火区边界打钻灌浆隔离,燃烧露头剥挖”的灭火技术方案。第三,通过火区监测钻孔温度、火区表面燃烧温度和火区有害气体等方面对综合治理的效果进行分析研究,确定煤火熄灭指标,并对火区治理效果进行分析,实践验证了本灭火方案的有效性。主要研究内容及结果如下： (1)车路坡火区所在准格尔煤田自燃特征。针对准格尔煤田煤层的地质特征,详细分析了准格尔煤田车路坡火区的自燃原因和特点。 (2)三种火源探测方法综合运用。目前火源探测方法有许多种,每种探测方法都有它的优缺点,本文针对车路坡火区的实际情况确定了“以地面同位素测氡法探测为主,结合地表异常现象勘察及钻探孔验证”的火源探测方案,使得火源探测结果更加精确可靠。 (3)利用钻探孔方法扩展了传统火区探测结果的维度。同位素测氡法、红外地面测温法、自然电场法、磁异常法等只能对火源位置的所在平面位置进行探测,而不能对火源深度进行探测。利用探测钻孔进行验证,可以通过钻孔内温度等信息来确定火源深度。可对火源的三维位置进行定位,提高了车路坡火区治理的效果,缩短了治理时间。 (4)对各分火区治理优先度的研究。由费克的分子扩散定律以及傅里叶的热传导公式推导出碳燃烧的扩散规律,通过对火区温度的检测,将火区分成不同的级别：动力型、过渡型和扩散型三种火区。这三种类型的火区的燃烧强度、危害性是逐渐上升的,因此治理的紧迫性和治理难度也是上升的。对进行多火区进行治理时可以对各火区的治理进行优先分级,提高了治理的合理性。 (5)结合车路坡火区的火区特征,制定了“火区平整——火区内裂隙、钻孔灌黄泥浆、注浅部凝胶、黄土分层覆盖碾压——火区边界打钻灌浆隔离,燃烧露头剥挖”的灭火方案。通过对火区治理完毕后监测孔内气体、温度监测结果分析,来验证该方案路线是切实可行的。
【关键词】：煤田火灾 测氡法 钻孔注浆 火区监测 综合治理
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 煤自燃火源探测技术12-13
• 1.2.2 煤田火灾治理技术13-15
• 1.3 本文研究的主要内容15
• 1.4 研究方法及技术路线15-17
• 第二章 车路坡火区概况17-31
• 2.1 煤田火灾成因17-24
• 2.1.1 煤田火灾内在因素分析17-19
• 2.1.2 煤田火灾外在因素分析19-21
• 2.1.3 煤田火灾的燃烧机理21-24
• 2.2 车路坡火区火灾特点及状况分析24-28
• 2.2.1 车路坡火区概况24-26
• 2.2.2 车路坡火区燃烧特点26-28
• 2.3 本章小结28-31
• 第三章 车路坡火区火源位置探测31-53
• 3.1 火源探测技术的选择31-32
• 3.2 测氡法火源探测技术的应用32-37
• 3.2.1 同位素测氡法原理32-33
• 3.2.2 探测仪器33-34
• 3.2.3 探测工艺34-36
• 3.2.4 结果分析36-37
• 3.3 地面异常勘察的应用37-44
• 3.3.1 勘察方法37-38
• 3.3.2 物探设备38-41
• 3.3.3 勘察结果41-44
• 3.4 探测孔验证44-50
• 3.4.1 探测孔布置原则44-46
• 3.4.2 探测孔施工和结果分析46-48
• 3.4.3 探测孔阶梯温度的分析48-50
• 3.5 火源探测结果及分析50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 车路坡火区治理研究53-77
• 4.1 各分火区治理优先度的研究53-56
• 4.2 火区治理方法56-67
• 4.2.1 车路坡火区综合治理主要技术路线56-58
• 4.2.2 钻孔的布置58-60
• 4.2.3 黄泥灌浆及隔离灌浆工程60-64
• 4.2.4 注胶工程64-65
• 4.2.5 黄土覆盖碾压工程65-66
• 4.2.6 治理后期火区复绿66-67
• 4.3 火区灭火效果监测及效果分析67-75
• 4.3.1 监测方法67-68
• 4.3.2 设备选择68-70
• 4.3.3 灭火效果分析70-75
• 4.5 本章小结75-77
• 第五章 结论及展望77-79
• 5.1 主要结论77-78
• 5.2 不足与展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士期间发表的论文和参与的项目85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：620802