本文關(guān)鍵詞：高瓦斯易自燃采空區(qū)瓦斯與遺煤自燃共生災(zāi)害研究

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【摘要】：隨著礦井開采深度的不斷延伸和開采條件的不斷惡化,尤其是進(jìn)入深部開采階段,將面臨高地應(yīng)力、高瓦斯、高地溫“三高”現(xiàn)象的影響。瓦斯涌出量增大,瓦斯災(zāi)害日趨嚴(yán)重,同時(shí)由于高溫等的影響采空區(qū)遺煤極易自燃。因此深部開采將面臨瓦斯與遺煤自燃的雙重威脅,兩者所引起的共生災(zāi)害即將成為煤礦重特大事故的普遍模式。而對雙重災(zāi)害的防治容易陷入顧此失彼難以平衡的的難題中。為了能有效合理地預(yù)防和防治瓦斯與遺煤自燃共生災(zāi)害,本文以潘二煤礦A組煤11223高瓦斯易自燃首采工作面為例,通過煤樣的熱重實(shí)驗(yàn),利用熱分析動(dòng)力學(xué)Coast-Redfern方法,求出了A組煤活化能和指前因子,并據(jù)此判定A組煤為易自燃煤層。理論分析和總結(jié)概括了存在于瓦斯與遺煤自燃這一對矛盾中的多重因素之間的相互影響關(guān)系,構(gòu)建了三維數(shù)值模擬物理模型,利用用戶自定義函數(shù)編譯了采空區(qū)三維孔隙率和滲透性系,以及本煤層與鄰近層瓦斯涌出源項(xiàng)和低溫條件下遺煤氧化反應(yīng)氧氣消耗速率。利用上述模型對工作面采取增大風(fēng)量、布置高抽巷、采用Y型通風(fēng)方式和設(shè)置上隅角埋管等瓦斯治理措施時(shí)采空區(qū)瓦斯?jié)舛葓龊脱鯕鉂舛鹊膱龅淖兓?guī)律進(jìn)行了分析,同時(shí)對采用采空區(qū)注惰時(shí)的上述兩場的變化規(guī)律也進(jìn)行了分析和總結(jié)。以數(shù)值模擬結(jié)果為依據(jù),結(jié)合潘二煤礦11223工作面和潘一東礦12311工作面瓦斯與遺煤自燃災(zāi)害的防治實(shí)踐,對工作面所采取各種瓦斯治理措施和防滅火措施及其實(shí)施效果進(jìn)行了分析。通過理論與實(shí)踐的相互應(yīng)證,以期提升我們對采空區(qū)瓦斯與煤自燃共生災(zāi)害的認(rèn)識水平,為以后共生災(zāi)害的預(yù)防提供借鑒和參考。
【關(guān)鍵詞】：高瓦斯易自燃采空區(qū) 數(shù)值模擬 瓦斯治理 自燃帶 共生災(zāi)害
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD752.2;TD712.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 研究目的和意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展16-21
• 1.2.1 采空區(qū)流場風(fēng)流移動(dòng)規(guī)律研究16-17
• 1.2.2 采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律研究17
• 1.2.3 采空區(qū)自然發(fā)火機(jī)理和自燃危險(xiǎn)區(qū)域研究17-19
• 1.2.4 瓦斯和遺煤自燃共存與耦合研究19-20
• 1.2.5 瓦斯和煤自燃復(fù)合災(zāi)害防治技術(shù)研究20-21
• 1.3 論文的研究內(nèi)容、方法和技術(shù)路線21-23
• 1.3.1 研究內(nèi)容21
• 1.3.2 研究方法和研究思路21-22
• 1.3.3 技術(shù)路線22-23
• 第二章 高瓦斯易自燃煤熱分析及動(dòng)力學(xué)分析23-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法24-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品25
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟25-27
• 2.3 煤樣熱重實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果分析27-32
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析28-32
• 2.4 煤特征溫度點(diǎn)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析32-39
• 2.4.1 煤樣特征溫度點(diǎn)32-33
• 2.4.2 煤的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算33-39
• 2.5 本章結(jié)論39-40
• 第三章 采空區(qū)瓦斯與遺煤自燃理論分析及數(shù)學(xué)模型40-56
• 3.1 瓦斯與遺煤自燃相互影響總結(jié)40-43
• 3.2 采空區(qū)漏風(fēng)質(zhì)量守恒方程43-44
• 3.3 采空區(qū)漏風(fēng)動(dòng)量守恒方程44-48
• 3.4 采空區(qū)組分守恒方程48-49
• 3.5 采空區(qū)能量守恒方程49-50
• 3.6 采空區(qū)松散煤體自燃的三維數(shù)學(xué)模型及其關(guān)鍵參數(shù)的確定50-54
• 3.6.1 采空區(qū)松散煤體自燃的三維數(shù)學(xué)模型50
• 3.6.2 采空區(qū)數(shù)值模擬物理模型50-52
• 3.6.3 采空區(qū)孔隙率和滲透性系數(shù)的確定52-53
• 3.6.4 采空區(qū)中遺煤耗氧速率53-54
• 3.6.5 采空區(qū)自燃“三帶”的確定54
• 3.7 本章結(jié)論54-56
• 第四章 瓦斯與遺煤自燃相互影響數(shù)值模擬研究56-74
• 4.1 CFD模擬簡介56
• 4.2 工作面風(fēng)量變化對遺煤自燃的影響56-58
• 4.3 高抽巷抽采對瓦斯與遺煤自燃的影響58-65
• 4.3.1 瓦斯與氧氣濃度三維分布58-59
• 4.3.2 高抽巷施工參數(shù)對瓦斯與自燃的影響59-62
• 4.3.3 高抽巷抽采參數(shù)對瓦斯與自燃的影響62-63
• 4.3.4 不同進(jìn)風(fēng)量下采空區(qū)自燃三帶分布63-65
• 4.4 Y型通風(fēng)對采空區(qū)瓦斯與遺煤自燃的影響65-67
• 4.4.1 Y型通風(fēng)下瓦斯與氧氣濃度三維分布65-66
• 4.4.2 回風(fēng)巷距工作面不同距離時(shí)瓦斯分布規(guī)律66
• 4.4.3 Y型通風(fēng)對自燃“三帶”分布的影響66-67
• 4.5 上隅角埋管抽采對瓦斯與遺煤自燃的影響67-69
• 4.5.1 上隅角埋管對采空區(qū)瓦斯分布的影響67-68
• 4.5.2 上隅角埋管對自燃“三帶”分布的影響68-69
• 4.6 向采空區(qū)注CO_2對瓦斯和自燃的影響69-73
• 4.6.1 注CO_2對采空區(qū)瓦斯分布的影響69-70
• 4.6.2 壓注CO_2對采空區(qū)自燃“三帶”分布的影響70-73
• 4.7 本章結(jié)論73-74
• 第五章 高瓦斯易自燃工作面瓦斯與自燃防治實(shí)踐74-86
• 5.1 潘二煤礦11223工作面概況74-75
• 5.2 工作面瓦斯綜合治理設(shè)計(jì)75-80
• 5.2.1 工作面區(qū)域消突設(shè)計(jì)75-76
• 5.2.2 采煤工作面瓦斯治理措施76-77
• 5.2.3 工作面瓦斯抽采效果77-80
• 5.3 潘二煤礦11223工作面遺煤自燃防治實(shí)踐80-83
• 5.3.1 11223 工作面防火設(shè)計(jì)80-83
• 5.3.2 防滅火實(shí)際效果分析83
• 5.4 潘一東礦 1231（1）“Y”型通風(fēng)工作面采空區(qū)自燃防治實(shí)踐83-85
• 5.4.1 工作面防滅火設(shè)計(jì)83-84
• 5.4.2 工作面推進(jìn)速度84
• 5.4.3 防滅火效果分析84-85
• 5.5 本章結(jié)論85-86
• 第六章 結(jié)論與展望86-88
• 6.1 結(jié)論86-87
• 6.2 展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 致謝93-94
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果94

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本文編號：1081016