【摘要】：謝一礦5121(3)綜采工作面,為突出煤層,瓦斯涌出量較大,上階段5111C13及5111(3)工作面和上覆5121C15及5111C15煤層都已回采,工作面極易與鄰近層采空區(qū)連通。在回采過程中,為防止瓦斯事故,配風量大,采空區(qū)漏風往往比較嚴重,而采空區(qū)“三帶”的范圍隨漏風強度的變化而變化,使得采空區(qū)危險區(qū)域的范圍增大。由于回采率低,采空區(qū)遺煤較多,與相鄰的采空區(qū)漏風嚴重,一旦發(fā)火,位置很難確定,滅火困難。 本文通過理論分析、實驗研究、數值模擬和現(xiàn)場實測相結合的方法,對謝一礦5121(3)工作面采空區(qū)遺煤自燃做了比較系統(tǒng)的研究。以煤的低溫氧化實驗為切入點,將失重率、總吸氧量、熱流率、熱釋放量以及特征溫度作為煤低溫氧化時的主要參數,分析了不同含水量、不同粒徑煤樣的低溫氧化規(guī)律,優(yōu)選出了采空區(qū)遺煤自燃的指標氣體CO、C3H8和C2H4。結合多孔介質、滲流力學等理論,應用Fluent模擬軟件,建立了采空區(qū)三維數學、物理模型,并依據采空區(qū)漏風風速劃分指標,分析了不同供風量條件下的采空區(qū)“三帶”的分布情況。根據5121(3)工作面的現(xiàn)場情況,在進、回風巷預埋束管,采集各測點的氧氣濃度,總結出了實際的采空區(qū)“三帶”分布情況。最后,以此為依托建立了5121(3)綜采工作面采空區(qū)煤炭自燃早期預測預報系統(tǒng)以及綜合防滅火體系,一旦監(jiān)測到自然發(fā)火指標氣體的出現(xiàn),則立即啟動以注氮、注漿為主的防滅火系統(tǒng),保證工作面的安全生產。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD752.2
【圖文】：

司），如圖2所示。它的熱流精度為0.1//6；，控溫精度為o.rc。本儀器可同時完成對煤樣的TGA、DTA和DSC的熱分析測定。實驗過程可全自動化，測定結果可用數據庫形式輸出。If'BSMSH. iMfl “ im ■,.■!> ■ ? - ■“ Lm■辦-"HX.. il,- - - vB圖2熱分析實驗儀Fig2 Thermal analysis experiment instrument2.分選蹄分樣蹄懫用由上海黃浦區(qū)隆順興廠生產，蹄子孔徑分別為：1mm、0.5 mm、0.25 mm、0.2 mm、0.15 mm 和 0.1 mm,即 20 目、40 目、60 目、80 目、100 目和120目。3.2.2樣品制備將5121 (3)工作面新懫的C13煤煤樣剝去外層煤，取其煤芯，快速研磨后用分樣篩蹄選所需粒徑的煤粉樣品。預先計算出制備不同含水量樣品所需的水量，用微型注射器取所需水量的體積，并注入到水分平衡器的水槽中，煤樣放在水槽上面的煤樣器中，水蒸發(fā)后被煤樣吸收，直至水全部蒸發(fā)后，取出煤樣；另外煤本身含有天然水分，因此，煤樣的實際含水量是以TG曲線測出的值為準。3.3實驗測定和結果分析3.3.1研究水分對煤低溫氧化的影響水分在煤低溫氧化過程中的作用具有兩面性

面區(qū)域網格間距設為Im,采空區(qū)網格間距為2m，劃分網格數量約為208430個，幾何模型網格劃分如圖32所示。圖32物理模型網格劃分圖Fig 32 Physical model mesh partition graph2.邊界條件的設置1)入口邊界條件：設置為速度入口（Velocity-inlet)，風速設置見表15，均勾風流垂直于進風巷入口進入。表15工作面模擬風量Table 15 The simulative air flow of working face組別 工作面供風量/(m3/min) 風速/(m/s)1 1200 1.4262 1428 1.73 1680 2.0注：工作面實際供風量為1200 m3/min51

圖33風量為1200 ni3/min時采空區(qū)漏風等值線分布云圖（Z=2m)■yFig 33 Air Leakage contour nephogram of the goaf in 1200 m /min

【參考文獻】

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1 王來貴,劉向峰,呂明海;大面積采動地層水系調整的數學模型[J];遼寧工程技術大學學報;2003年05期

2 張國樞,吳中立,邵輝,戴廣龍;煤炭自燃指標氣體實驗化選與應用[J];淮南礦業(yè)學院學報;1995年01期

3 朱云輝;唐明云;夏仕伯;;復雜條件下綜采采空區(qū)自燃“三帶”劃分數值模擬[J];科技導報;2011年12期

4 李樹剛;張偉;林海飛;;Numerical simulation on the delivery law of gob gas of fully mechanized caving face[J];Journal of Coal Science & Engineering(China);2008年03期

5 鄧軍,徐精彩,張辛亥,文虎,李莉;煤的粒度與低溫自燃性關系的研究[J];煤;1999年05期

6 彭本信;應用熱分析技術研究煤的氧化自燃過程[J];煤礦安全;1990年04期

7 羅海珠,錢國胤;各煤種自然發(fā)火標志氣體指標研究[J];煤礦安全;1992年05期

8 尉茂河;關于煤層自燃的內外因分析及其預防對策[J];煤礦安全;1998年02期

9 張建國,劉廣金;平煤集團主采煤層的自然發(fā)火標志氣體初探[J];煤礦安全;2002年11期

10 謝振華,金龍哲,任寶宏;煤炭自燃特性與指標氣體的優(yōu)選[J];煤礦安全;2004年02期

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1 車強;采空區(qū)氣體三維多場耦合規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2010年

本文編號：2744359