浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区煤自燃危险区域判定

发布时间：2017-08-22 03:22

  本文关键词：浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区煤自燃危险区域判定

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【摘要】：以神东矿区为代表的我国西部矿区煤层具有埋藏浅、间距小、易自燃等特点,受下煤层二次采动影响,上覆采空区原本已经压实闭合的裂隙活化并二次发育,使采空区内漏风通道更加复杂;同时,下煤层开采时上、下采空区采动裂隙贯通,甚至与地表裂隙沟通,加剧了上覆采空区的漏风,使得煤自然发火十分频繁。为有效防治上覆采空区的煤自燃,需对浅埋藏近距离煤层群二次开采条件下的覆岩裂隙发育特征及漏风规律进行研究,并对上覆采空区煤自燃危险区域进行判定。本文以神东矿区浅埋藏近距离煤层群为模型,利用相似模拟实验,研究了下煤层开采时上覆岩层裂隙发育规律,提出了二次扰动开采对上覆岩层裂隙发育的作用机制,掌握了浅埋藏近距离煤层群开采时下煤层通向上覆采空区裂隙漏风通道的分布特征;并通过现场测定将地表贯通上覆采空区的裂隙进行分类,揭示了地表裂隙在一定范围内服从正态分布。本文分析了浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区煤自燃的原因、特点和规律。以神东补连塔矿22305工作面及上覆12306采空区为原型,利用UDEC数值模拟软件模拟分析了浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区的应力分布特征,计算出了浅埋藏近距离煤层开采时上覆岩层冒落带与裂隙带的高度,得到了上覆采空区的孔隙率与渗透率分布规律,建立了上覆采空区煤自燃的数学模型。结合神东补连塔矿2012年6月在22305工作面上覆采空区发生的煤自燃案例,利用上述建立的煤自燃数学模型,数值模拟了该矿22305工作面开采后其上覆采空区风流场、氧浓度场及温度场分布特征,初步圈定了上覆采空区煤自燃危险区域,并通过现场打钻实测的方法验证了模拟结果的可靠性与正确性。
【关键词】：浅埋藏煤层 近距离煤层群 上覆采空区 漏风通道 煤自燃危险区域
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-30
• 1.1 选题背景及研究意义19-20
• 1.2 国内外研究现状20-28
• 1.3 研究内容及技术路线28-30
• 2 浅埋藏近距离煤层群开采漏风裂隙演化相似实验30-48
• 2.1 工作面地质特征30
• 2.2 漏风裂隙演化特征相似模拟实验研究30-45
• 2.3 地表漏风裂隙分析45-47
• 2.4 本章小结47-48
• 3 浅埋藏近距离煤层群上覆采空区煤自燃模型的研究48-67
• 3.1 浅埋藏近距离煤层群上覆采空区煤自然发火分析48-49
• 3.2 上覆采空区的应力分布特征49-53
• 3.3 上覆采空区多孔介质的三维渗透性研究53-60
• 3.4 上覆采空区煤自燃数学模型60-65
• 3.5 本章小结65-67
• 4 补连塔上覆采空区煤自燃危险区域数值模拟67-76
• 4.1 补连塔上覆采空区煤自燃情况概述67
• 4.2 数值模拟软件FLUENT简介67-68
• 4.3 模型建立及参数设置68-70
• 4.4 数值模拟结果与分析70-75
• 4.5 本章小结75-76
• 5 上覆采空区煤自然发火数学模型的应用研究76-85
• 5.1 钻孔施工方式76
• 5.2 氧气浓度场的验证76-81
• 5.3 温度场的验证81-84
• 5.4 本章小结84-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 主要创新点86
• 6.3 研究展望86-87
• 参考文献87-94
• 作者简历94-96
• 学位论文数据集96

【参考文献】

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