红庙矿5-2S综放工作面采空区自燃防治技术研究

发布时间：2017-08-05 13:39

  本文关键词：红庙矿5-2S综放工作面采空区自燃防治技术研究

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【摘要】：采用理论研究、现场监测、实验室实验和基于正交与均匀试验设计的数值模拟研究并开展现场工程实施相结合的方法研究了5-2S综放工作面煤层的自燃综合防治技术。论文开展的主要工作及取得的研究成果如下：(1)通过现场取样,采用热重分析联合红外光谱分析方法结合理论计算获得了5-2S煤层的热重特征温度、着火活化能和自然发火期；通过实验室实验和理论计算方法获得了几种常见气体与温度之间的变化关系,建立了以CO为主、C2H4为辅的自然发火指标气体体系。(2)开展了采空区现场监测,获得了注氮和不注氮两种情况下的采空区自燃三带分布规律,建立了采空区气体浓度及风流速度模拟的数值模型,通过数值模拟计算和与现场监测结果的对比验证了数值模型的合理性。(3)通过数值模拟得出注氮和不注氮情况下工作面风量增加采空区氧化带起始位置和终止位置以及氧化带宽度都会增加,注氮条件下采空区氧化带宽度与风量之间具有二次函数关系,不注氮条件下为负指数关系；最终确定了5-2S综放工作面的合理配风量。(4)通过数值模拟研究得出,随着注氮量的增加、注氮孔位置远离切顶线的距离增加、注氮时间的延长,采空区氧化带起始位置和终止位置以及氧化带宽度都会显著降低；但是当以上三个变量增加到一定程度时采空区氧化带起始位置、终止位置、氧化带宽度将不再发生变化；最终确定一组较为合适的工艺参数组合。以上采空区自燃防治主要技术的研究和实施保证了5-2S综放工作面的安全高效回采。
【关键词】：综放工作面 自燃防治 现场监测 数值模拟 注氮
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 论文研究的背景及意义11-12
• 1.2 煤矿回采工作面自然发火防治国内外研究现状12-18
• 1.2.1 煤自燃发火机理及预测指标12-13
• 1.2.2 采空区渗流理论13-14
• 1.2.3 采空区危险区域判定14-15
• 1.2.4 采煤工作面自然发火防治技术15-18
• 1.3 主要研究内容、方法18-20
• 1.3.1 主要研究内容18
• 1.3.2 研究方法18-20
• 2 煤层自然发火特性研究20-28
• 2.1 五区5-2S综放工作面煤层自然发火特性研究20-23
• 2.2 五区5-2S综放工作面煤层自然发火期的确定23-24
• 2.3 煤样氧化自燃标志性气体的浓度与温度的关系24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 采空区“三带”分布现场监测28-39
• 3.1 工作面概况与煤层自然发火特性及发火期28-30
• 3.1.1 工作面布置28
• 3.1.2 煤层与顶底板28
• 3.1.3 回采巷道布置28-30
• 3.1.4 采煤方法和回采工艺30
• 3.1.5 通风与运输系统30
• 3.2 采空区自燃“三带”划分方法30-31
• 3.3 五区5-2S综放工作面采空区自燃“三带”的现场监测31-38
• 3.3.1 采空区自燃“三带”的现场监测方法31-32
• 3.3.2 采空区自燃“三带”的现场监测结果32-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 5-2S综放工作面采空区自燃“三带”数值模拟39-52
• 4.1 数值解法39-44
• 4.2 数值模拟的边界条件44-46
• 4.3 数值模型及模拟结果验证46-48
• 4.4 5-2S综放面采空区自燃“三带”数值模拟48-51
• 4.4.1 未注氮条件下采空区自燃“三带”的数值模拟49-50
• 4.4.2 注氮条件下采空区自燃“三带”的数值模拟50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 五区5-2S综放工作面采空区主要自燃防治技术研究52-74
• 5.1 5-2S综放工作面通风技术与工艺参数确定52-62
• 5.1.1 5-2S综放工作面风量范围的确定52-53
• 5.1.2 工作面通风量对自燃氧化带范围影响的数值模拟53-62
• 5.2 5-2S综放工作面注氮工艺参数研究62-72
• 5.2.1 注氮量研究62-64
• 5.2.2 注氮口位置研究64-68
• 5.2.3 注氮时间研究68-72
• 5.3 5-2S综放工作面合理推进度的确定72-73
• 5.3.1 不采取其它防火措施情况下工作面合理推进速度的确定72
• 5.3.2 注氮情况下工作面合理推进速度研究72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 6 5-2S综放工作面采空区自燃防治措施实施及效果74-78
• 6.1 5-2S综放工作面采空区自燃防治措施的实施74-76
• 6.2 五区5-2S综放工作面自然发火综合防治效果76-77
• 6.3 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 结论78
• 展望78-80
• 参考文献80-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

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本文编号：625212