【摘要】：煤炭是我國能源開發(fā)的主要資源,一直以來為國家經(jīng)濟建設(shè)和能源安全提供了強有力的保障。煤炭是一次能源,是不可再生資源。煤炭的自燃現(xiàn)象不僅大量浪費自然資源,而且嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。煤自燃治理的前期工作是自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報、火源位置的精準(zhǔn)判斷和火區(qū)信息的收集監(jiān)測。其中,精準(zhǔn)判斷火源位置作為自燃火災(zāi)治理工作的關(guān)鍵,在煤礦安全生產(chǎn)中被予以高度重視。然而,由于煤自燃時常發(fā)生于埋深較大的地下煤層,自燃區(qū)域具有隱蔽性,這給火源位置的精準(zhǔn)定位帶來相當(dāng)大的難題。在諸多尋找火源位置的技術(shù)方法中,同位素測氡技術(shù)具有操作簡單、成本低廉的優(yōu)越性,但同位素測氡技術(shù)受現(xiàn)場多種因素的影響,其測值往往存在相對偏差。因此,研究煤自燃火區(qū)特別是采空區(qū)火區(qū)上覆巖層中氡濃度的分布及其遷移規(guī)律,提高同位素測氡技術(shù)探測精度,對煤自燃火災(zāi)的防治工作具有重要的現(xiàn)實意義及實用價值。本論文依據(jù)地氣理論下的氣體及微泡搬運氡的作用機制,對采空區(qū)覆巖內(nèi)氡析出及遷移規(guī)律進行研究。研究方法采用了理論計算研究、實驗室模擬實驗及現(xiàn)場實踐驗證。主要研究內(nèi)容分為四個方面:氡析出遷移機理及數(shù)理計算研究、采空區(qū)遺煤自燃與氡析出規(guī)律實驗研究、模擬氣體及微泡搬運氡實驗研究、同位素測氡技術(shù)應(yīng)用研究。本文研究工作所得到的主要結(jié)論概述為以下幾點:(1)在限定反應(yīng)空間內(nèi),隨著煤溫的增加,氡的析出濃度按一定的增長速率隨之增加,氡析出濃度隨溫度的變化趨勢遵循二次函數(shù)分布;變質(zhì)程度越高的煤,氡析出量越大;煤樣粒徑大小對氡的析出影響不大;氡的析出與碳氧化合物的生成特別是二氧化碳的生成具有一定的相關(guān)性。(2)單一射氣介質(zhì)中,隨著距離氡源的高度增加,氡值呈逐漸降低的趨勢;增大介質(zhì)中CO_2流量對于增強氡值分布效果明顯,但CO_2流量達到一定范圍后,氡值提升幅度逐漸衰減;CO_2氣流溫度增加,測點氡值隨之增加;在固定的氣體溫度和流量條件下,氡值大小會隨著高度的增加呈現(xiàn)出有規(guī)律遞減的趨勢,遵循二次函數(shù)分布。(3)運用同位素測氡技術(shù),對腰寨礦采空區(qū)煤自燃火區(qū)范圍進行了探測。探測結(jié)果顯示:主要煤自燃火區(qū)范圍有三塊,且火區(qū)范圍內(nèi)氡值分布較為廣泛,對探測結(jié)果應(yīng)用鉆探進行了驗證,發(fā)現(xiàn)氡值大的區(qū)域,二氧化碳的含量也較高,其濃度百分含量分布在300~850ppm之間,可以說明,二氧化碳等火災(zāi)氣體對氡的遷移現(xiàn)象有較大的貢獻。
【圖文】：

圖 1-1 氣體及微泡搬運機制示意圖Fig1.1 Gas and microbubble transportation mechanism純菡等[40]認(rèn)為，在淺層地殼內(nèi)，垂直上升的氣體流可以將地殼內(nèi)納米級的表。當(dāng)氣體流途徑成礦地質(zhì)體時，會將礦體及其圍巖存在的納米級物質(zhì)進行體上方范圍內(nèi)地表出現(xiàn)礦至地氣異�，F(xiàn)象。通常，，這種地氣異常物質(zhì)來源

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD752.2

【參考文獻】

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本文編號：2711499