發(fā)布時(shí)間：2020-08-06 18:59

【摘要】：我國(guó)神東、榆神、靈武等重要煤田賦存著大量埋深在80~240m的淺埋藏近距離煤層群,由于煤層埋藏比較淺,開(kāi)采高度較大,開(kāi)采后頂部冒落帶和裂隙帶已經(jīng)穿透地層直通地表,因此地表漏風(fēng)十分嚴(yán)重。隨著神東礦區(qū)多個(gè)礦井內(nèi)個(gè)別盤(pán)區(qū)的上層主采煤層相繼開(kāi)采完畢,陸續(xù)開(kāi)始下層主采煤層的開(kāi)采,所開(kāi)采煤層大多為一類自然傾向性煤層,空氣進(jìn)入上覆采空區(qū)后,極易引起上覆采空區(qū)遺煤自燃,由于兩層煤間距較小,在受到下層煤采動(dòng)影響后,上下兩層煤采空區(qū)溝通,上層煤有自燃危險(xiǎn)性并對(duì)下層煤回采期間造成影響。為了研究淺埋藏近距離煤層群重復(fù)采動(dòng)下地表漏風(fēng)對(duì)采空區(qū)煤自燃的影響,本文利用FLAC~(3D)數(shù)值模擬軟件對(duì)神東礦區(qū)補(bǔ)連塔礦回采不同階段覆巖孔隙率的發(fā)育規(guī)律、塑性區(qū)分布以及覆巖跨落高度進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明:下煤層的回采導(dǎo)致臨近層間的巖體跨落破斷,造成層間貫通。地表風(fēng)流由覆巖裂隙進(jìn)入離層區(qū),經(jīng)裂隙帶進(jìn)入采空區(qū),并通過(guò)采面臨近層之間的覆巖裂隙進(jìn)一步流入下煤層工作面,形成貫通地表—上煤層采空區(qū)—下煤層工作面的地表漏風(fēng)通道;破裂失穩(wěn)的老空區(qū)煤柱裂隙充分發(fā)育,為上煤層采空區(qū)提供漏風(fēng)通道。這種貫通上下煤層及地表的漏風(fēng)通道的形成大大的增加了采空區(qū)漏風(fēng)量,增大了上煤層采空區(qū)煤自燃的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)模擬淺埋藏近距離煤層群賦存條件下煤體的動(dòng)態(tài)開(kāi)挖過(guò)程,結(jié)合老空區(qū)煤柱的應(yīng)力、位移以及孔隙率的變化特征,老空區(qū)煤柱經(jīng)歷了穩(wěn)態(tài)應(yīng)力集中→泄壓破碎→破碎壓實(shí)三個(gè)階段,提出了淺埋煤層群重復(fù)采動(dòng)下老空區(qū)煤柱的動(dòng)態(tài)失穩(wěn)機(jī)制。并結(jié)合自主研發(fā)的承壓破碎煤體升溫氧化裝置進(jìn)行相似實(shí)驗(yàn),得出老空區(qū)破碎失穩(wěn)煤柱自然發(fā)火危險(xiǎn)性隨著回采的進(jìn)行不斷增大的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD752.2
【圖文】：

以上這些因素的存在直接導(dǎo)致回采工作面采空區(qū)、上覆老空區(qū)或破裂煤柱自燃危險(xiǎn)性加大。神府東勝礦區(qū)（簡(jiǎn)稱神東礦區(qū)）位于陜西省北部榆林地區(qū)和內(nèi)蒙古南部伊克昭盟境內(nèi)。煤田面積 3.12 萬(wàn) km2，探明儲(chǔ)量 2236 億 t，煤層埋藏淺、傾角小、賦存穩(wěn)定、煤質(zhì)優(yōu)良。隨著回采的不斷進(jìn)行，上煤層已逐漸開(kāi)采完畢，陸續(xù)開(kāi)始下層鄰近層的開(kāi)采，其中補(bǔ)連塔煤礦已開(kāi)始 1-2 煤層下部的 2-2 煤（煤層間距10~39m）的回采，目前主采 1-2、2-2 煤層，其中 1-2 煤層埋藏深度為 146-233m，與 2-2 煤層間的距離介于 10~39m。開(kāi)采 2-2 煤層時(shí)往往出現(xiàn) CO 超標(biāo)現(xiàn)象，結(jié)束后會(huì)留下自燃隱患，直接威脅下部 2-2 煤層的開(kāi)采。煤層賦存條件使補(bǔ)連塔礦的開(kāi)采構(gòu)成淺埋藏近距離煤層群重復(fù)采動(dòng)的回采工況。

圖 1-2 承壓破碎煤體自燃特性實(shí)驗(yàn)裝置圖ental device of spontaneous combustion characteristic與GC4000A型氣相色譜儀裝置相連接。借助此階段的受力條件及滲透率分布狀況，進(jìn)行不同驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)擬采用型煤及松散煤粒模擬采空區(qū)煤柱以模擬出的采空區(qū)煤柱應(yīng)力、孔隙率作為邊界區(qū)煤柱滲透率分布模擬結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)煤樣的制工況。體通過(guò)氣相色譜儀，煤樣溫度每升高 20℃，氣體成分和濃度。工況下煤體的耗氧量、CO、CO2、烷烴類氣體

技術(shù)路線圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

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本文編號(hào)：2782830