【摘要】：論文采用實驗室實驗、現場綜合觀測、理論分析與數值模擬相結合的方法,系統開展了綜放采場CO涌出特征和采空區(qū)煤自燃危險區(qū)域判定等方面的研究,這對于煤礦內因火災防治具有重要的理論意義和實用價值。綜放采場煤自燃的基礎特性與礦壓顯現方面,通過綜合熱分析實驗揭示了煤自燃進程失水失重、氧化增重和燃燒失重等反應現象的本質和特征溫度的變化規(guī)律,發(fā)現了煤自燃進程不同增失重階段對應不同臨氧體積分數的客觀現象。提出了將煤自燃析出的氣態(tài)產物分為解吸氣體、氧化氣體和熱解氣體的分類方法,計算獲得了氧化氣體和熱解氣體生成的活化能,指出了CH4、C2H6、C3H8、C2H4和C3H6等氣體的生成是多元反應綜合作用的結果。通過礦壓現場觀測與UDEC數值模擬,分析獲得了試驗采場的斷裂帶基本頂、基本頂初次及周期來壓步距,指出了基本頂失穩(wěn)形式為滑落失穩(wěn),垮落形式為臺階巖梁結構的整體切落。根據采場底板支承壓力的變化規(guī)律劃分了“礦壓水平三帶”,為后續(xù)劃分采空區(qū)煤自燃三帶提供了理論支撐。綜放采場CO涌出與來源辨識方面,在系統分析礦井CO氣體成因類型與產生機理的基礎上提出了原生和次生CO氣體的分類方法。通過多參量的相關性分析,辨識出了試驗采場CO氣體的主要來源。結合采場礦壓顯現特征揭示了回風隅角CO氣體周期性增大涌出是周期性滑落失穩(wěn)形成的沖擊力擠壓模擬墻前方采空區(qū)CO氣體造成的。采空區(qū)煤自燃危險區(qū)域判定方面,獲得了采空區(qū)O2與CO體積分數在走向方向和傾向方向上的變化規(guī)律,闡述了CO體積分數法劃分采空區(qū)煤自燃三帶的具體方法。利用氧體積分數法和漏風流速模擬法分析證明了CO體積分數法劃分采空區(qū)煤自燃三帶是可行和切合實際的。闡述了采空區(qū)煤自燃三帶與礦壓水平三帶的對應關系,并取CO體積分數法、氧體積分數法和漏風流速法劃分的氧化自燃帶的交集作為采空區(qū)的煤自燃危險區(qū)域,計算獲得了預防采空區(qū)煤自燃的安全回采速度。
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD752.2

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本文編號：2583161