【摘要】：礦井火災(zāi)是煤礦五大自然災(zāi)害之一,不僅造成大量煤炭資源的損失,還嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。因此,礦井火災(zāi)防治對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)具有重要意義。羊場(chǎng)灣煤礦在收尾階段,采空區(qū)出現(xiàn)CO氣體并存在不同程度的超限現(xiàn)象,一旦發(fā)生煤自燃災(zāi)害將會(huì)造成嚴(yán)重的危害。本文通過(guò)數(shù)值模擬、理論分析和工程應(yīng)用結(jié)合的研究方法綜合分析了二氧化碳在采空區(qū)內(nèi)的運(yùn)移規(guī)律,設(shè)計(jì)了采空區(qū)注液態(tài)CO_2防滅火工藝。首先在前人對(duì)采空區(qū)上覆巖層垮落特征的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合羊場(chǎng)灣煤礦II020205工作面采空區(qū)的實(shí)際情況分析了采空區(qū)內(nèi)孔隙率、粘性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)的分布特性,為編制孔隙率、粘性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)UDF提供了重要的依據(jù)。模擬了采空區(qū)內(nèi)的風(fēng)流場(chǎng)、氣體濃度場(chǎng),得到了采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度分布規(guī)律和CO_2擴(kuò)散規(guī)律,進(jìn)而得到了采空區(qū)進(jìn)風(fēng)巷一側(cè)最佳注二氧化碳鉆孔布置位置。根據(jù)CO_2擴(kuò)散范圍定量分析了CO_2注入強(qiáng)度對(duì)采空區(qū)惰化效果的影響,得到了采空區(qū)內(nèi)CO_2的最佳注入強(qiáng)度。分析了液態(tài)CO_2對(duì)采空區(qū)的惰化機(jī)制,研究了兩種CO_2壓注工藝,解決了液態(tài)CO_2在運(yùn)輸過(guò)程中容易堵塞管道、爆管等問(wèn)題。最后結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和理論分析,并根據(jù)場(chǎng)灣煤礦II020205工作面自然發(fā)火情況,設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)注液態(tài)CO_2工藝,確定了采空區(qū)進(jìn)風(fēng)巷一側(cè)注液態(tài)CO_2鉆孔布置位置及注入強(qiáng)度,通過(guò)監(jiān)測(cè)工作面和采空區(qū)的CO濃度分析了羊場(chǎng)灣煤礦液態(tài)二氧化碳防滅火技術(shù)的實(shí)際效果。
【圖文】：

3 采空區(qū) 195×2sys 軟件中前處理軟件 ICEM 建立數(shù)值計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格網(wǎng)格如圖 2-3 所示。圖 2-2 幾何模型Figure 2-2 The geometrical model進(jìn)風(fēng)巷回風(fēng)巷工作面采空區(qū)

圖 2-7 進(jìn)風(fēng)巷一側(cè)氧氣濃度分布圖Figure 2-7 The Oxygen concentration distribution of the intake lane注液態(tài) CO2鉆孔位置對(duì)采空區(qū)防自燃效果的影響（Effect oid CO2Drilling Position on Spontaneous Combustion Preventif）為了研究注液態(tài) CO2鉆孔位置對(duì)采空區(qū)惰化效果的影響，，注入強(qiáng)度設(shè)定為模擬方案如表 2-3 所示。表 2-3 數(shù)值模擬方案Table 2-3 The programme of numerical simulation方案序號(hào) 注入強(qiáng)度（kg/s） 注口位置距工作面距離（m方案一 4 30方案二 4 40方案三 4 50 采空區(qū) CO2流場(chǎng)分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD752.2

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