【摘要】：我國(guó)近距離煤層群分布廣泛,大部分開采順序以下行開采為主,由于煤層層間距較小,煤層之間的采動(dòng)影響較大,覆巖結(jié)構(gòu)受多次采動(dòng)影響,裂隙發(fā)育程度高、破壞范圍大,給工作面圍巖穩(wěn)定性、瓦斯災(zāi)害、水害及火災(zāi)等方面的預(yù)防控制帶來很大的難度。因此,研究易自燃近距離煤層群下行開采過程中的回采巷道合理布置以及采空區(qū)漏風(fēng)通道的控制方法,對(duì)于安全高效開采具有重要的指導(dǎo)作用。本文以近距離煤層群開采為研究對(duì)象,綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試、理論分析、計(jì)算機(jī)仿真模擬及現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐的研究方法,對(duì)易自燃近距離煤層群開采下位回采巷道布置及漏風(fēng)通道防控關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。(1)研究測(cè)試了南屯煤礦主采煤層的自燃特性參數(shù),確定了煤層的自燃發(fā)火類型;利用PFC離散元數(shù)值系統(tǒng)探討了上、下煤層開采后頂?shù)装鍑鷰r裂隙通道發(fā)育演化規(guī)律,根據(jù)采空區(qū)氣體滲流及滲透系數(shù)變化,分析了上層煤采動(dòng)后形成的采空區(qū)孔隙率區(qū)域分布特征;通過對(duì)裂隙通道以及采空區(qū)孔隙區(qū)域特征的綜合分析結(jié)果,有效劃分了上層煤采空區(qū)自燃危險(xiǎn)區(qū)域,為下層煤回采巷道的合理布局提供了依據(jù)。(2)建立了煤層開采底板應(yīng)力傳播力學(xué)模型,求解了底板應(yīng)力的解析解,得到了基于漏風(fēng)控制的下位煤層回采巷道布置合理位置的判別公式,結(jié)合上層煤采空區(qū)自燃危險(xiǎn)區(qū)域的劃分,最終確立易自燃近距離煤層群采空區(qū)下回采巷道的合理位置的確定方法。(3)根據(jù)近距離煤層開采的裂隙通道演化規(guī)律及防漏風(fēng)要求,分析了桁架錨索加固支護(hù)和控制裂隙發(fā)育的機(jī)理,提出了裂隙區(qū)域巷道圍巖的桁架錨索加固支護(hù)方案及裂隙通道封閉控制措施。(4)利用上述理論及數(shù)值模擬確定的相關(guān)參數(shù)和措施,在南屯煤礦九采區(qū)進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),驗(yàn)證了下位煤巷道布置位置的合理性和對(duì)上層煤采空區(qū)自燃危險(xiǎn)的抑制作用。
【圖文】：

氧復(fù)合過程中造成的氣體吸附、生成、逸散；氣體生成速率與煤粉質(zhì)量變化速逡逑率之間的關(guān)系則由ＤＴＧ曲線表征。根據(jù)以往的研宄資料表明，煤粉的ＴＧ曲線逡逑和ＤＴＧ曲線會(huì)表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)，可以從中找到特征溫度，熱重曲線如圖２．２逡逑所示：綠色曲線為ＴＧ曲線，左側(cè)縱坐標(biāo)代表煤樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％），紫色曲線為逡逑ＤＴＧ曲線，右側(cè)縱坐標(biāo)代表質(zhì)量分?jǐn)?shù)的一階導(dǎo)數(shù)（％／ｍｉｎ）。逡逑１６逡逑

Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｃｕｒｖｅｓ邋ｏｆＴＧ，ＤＴＧ逡逑２．１．３特征溫度分析逡逑由圖２．２可知：隨著煤溫的升高，煤體通常表現(xiàn)出增重的現(xiàn)象，，表現(xiàn)為ＴＧ逡逑曲線中有上升的趨勢(shì)，主要是由于煤體內(nèi)孔隙以及煤體外表面對(duì)氣體的物理吸逡逑附作用以及化學(xué)吸附作用。煤的氧化過程十分復(fù)雜，其放熱強(qiáng)度主要是由于煤逡逑氧復(fù)合反應(yīng)的性質(zhì)決定，煤氧之間的相互作用包括物理吸附、化學(xué)吸附以及各逡逑級(jí)化學(xué)反應(yīng)。煤分子的各種結(jié)構(gòu)在某一特定溫度下會(huì)參與特定的化學(xué)反應(yīng)，這逡逑些溫度點(diǎn)就是煤氧化過程中的特征溫度，對(duì)表征煤的自然特性具有特殊的意義。逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD752.2;TD724

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本文編號(hào)：2627112