高位钻孔抽采对采空区自然发火的影响研究

发布时间：2017-12-02 16:15

  本文关键词：高位钻孔抽采对采空区自然发火的影响研究

  更多相关文章： 高位钻孔 自然发火 FLUENT 数值模拟 采空区“三带”

【摘要】：煤层瓦斯和煤炭自然发火造成每年有数千万多吨的煤炭资源被损失,这成为制约世界煤炭生产发展的重大因素。为防止瓦斯积聚,引起爆炸,采用高位钻孔抽放煤层瓦斯,但在抽放过程中,必然会增加采空区漏风,影响采空区自燃“三带”分布,为采空区内遗煤自燃的正常判定增加难度。因此,结合宣东矿Ⅲ3303采面的实际情况,采用数值模拟的方法,对高位钻孔条件下采空区遗煤自燃进行研究。通过对煤的自燃的理论分析,深入了解了采空区瓦斯抽放与自燃耦合理论。从瓦斯的抽采和渗流理论提出了高位钻孔条件下瓦斯运移规律,针对Ⅲ3303采面采取“本煤层孔+低抽巷+顶板孔”综合抽采方法。根据采空区实际数据,对采空区气体浓度场和速度场进行阐述,建立303工作面采空区自燃三维模型,通过FLUENT软件进行模拟,根据模拟结果划分采空区“三带”分布,结合实地测量的“三带”分布,对采空区自燃提出合理有效的防治措施。随着与工作面距离增大,即越深入采空区,采空区漏风风速减小,瓦斯浓度增大,氧浓度降低,在高位钻孔抽放瓦斯前,距采面同一深度时,由于回风侧顶板垮落不充分,风阻较小,造成采空区漏风强度回风侧高于进风侧。高位钻孔过程中漏风严重,瓦斯浓度含量降低,且由于钻孔在回风侧,在抽放负压的作用下,回风侧的瓦斯浓度明显减小,进风侧瓦斯浓度增加,在距离采面较近的范围内,回风侧氧气浓度为20~21%,进风侧在25m~40m区域中氧气浓度下降为8%~13%;回风侧以抽放口为中心氧气浓度向四周递减分布。采用双指标划分法,对高位钻孔抽放前后采空区“三带”进行划分。整体看来,高位钻孔抽放瓦斯过程造成回风侧氧化带宽度增加,即采空区自然发火危险区域增大,散热带宽度整体变大,窒息带整体宽度减小。数值模拟采空区自燃“三带”所得结论和实际现场采集样本分析结果相差不大,验证了FLUENT数值模拟的正确性。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2

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本文编号：1245503