針對目前礦井采空區(qū)煤自然發(fā)火的普遍現(xiàn)象，為了進一步掌握采空區(qū)漏風規(guī)律，給災害預防和控制提供理論依據(jù)，本文就U型通風工作面采空區(qū)漏風流場分布一課題，以物理相似材料模擬實驗理論和方法為基礎，通過自主研發(fā)小型采空區(qū)氣體滲流相似模擬實驗平臺，并開展實驗研究掌握了采空區(qū)漏風流場分布規(guī)律，實驗結果與現(xiàn)場實際吻合，驗證了本實驗平臺的科學性，為今后此方面的研究提供了一種新的科研方法。本實驗平臺設計的主體思路是“三維構造，自然垮落，立體監(jiān)測”，實驗臺由四部分主體組成，分別為實驗臺箱體、開采系統(tǒng)、通風系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，由于各系統(tǒng)的獨特設計，該實驗臺邊界條件可調(diào)，通風量和漏風點可控，可依據(jù)原型具體條件調(diào)整實驗參數(shù)，進行模擬實驗，同時也可以運用單一變量實驗方法，進行多組重復實驗研究某一因素對研究對象的影響。本實驗平臺在實驗手段和方法上均有較大的創(chuàng)新，通過將原型巖層參數(shù)按照一定比例運用巖土相似材料模擬技術進行模型制作，結合獨特的手動開采系統(tǒng)，可模擬與現(xiàn)場類似的覆巖及開采條件，實現(xiàn)了采空區(qū)的自然垮落并最終形成了較為理想的采空區(qū)模型，以此采空區(qū)為研究對象，運用示蹤氣體監(jiān)測技術，通過得出的氣體濃度場來分析漏風規(guī)律。在實... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤自燃機理
        1.2.2 采空區(qū)漏風與滲流理論
        1.2.3 采空區(qū)相似模擬實驗
        1.2.4 目前采場氣體滲流模擬實驗臺存在的主要問題
    1.3 研究內(nèi)容、目標及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究目標
        1.3.3 研究技術路線圖
2 采空區(qū)氣體滲流相似模擬理論
    2.1 相似模擬理論
    2.2 采空區(qū)漏風流場和多孔介質(zhì)滲流理論
    2.3 采空區(qū)冒落特征及多孔介質(zhì)模型模擬
        2.3.1 采空區(qū)冒落規(guī)律
        2.3.2 采空區(qū)空隙介質(zhì)特點
    2.4 本章小結
3 采空區(qū)氣體滲流相似模擬實驗平臺的研發(fā)
    3.1 采空區(qū)氣體滲流規(guī)律測試實驗臺設計思路和結構
    3.2 實驗原型條件
    3.3 實驗箱體設計參數(shù)
    3.4 開采系統(tǒng)
    3.5 通風系統(tǒng)
    3.6 相似材料選擇和鋪設
    3.7 測點布置設計及監(jiān)測系統(tǒng)
        3.7.1 監(jiān)測布點
        3.7.2 監(jiān)測系統(tǒng)
    3.8 實驗臺相似性分析
        3.8.1 幾何相似
        3.8.2 運動相似
        3.8.3 動力相似
    3.9 實驗平臺整體效果及其特點
    3.10 本章小結
4 采空區(qū)氣體滲流相似模擬實驗研究
    4.1 實驗前準備
        4.1.1 開采系統(tǒng)的準備
        4.1.2 通風系統(tǒng)的準備
        4.1.3 監(jiān)測設備的調(diào)試
        4.1.4 實驗臺的整體密封
    4.2 相似材料配比及填充
    4.3 實驗過程
        4.3.1 形成采空區(qū)并開展礦壓監(jiān)測
        4.3.2 通風
        4.3.3 數(shù)據(jù)采集
    4.4 實驗結果
        4.4.1 應變監(jiān)測結果
        4.4.2 聲發(fā)射系統(tǒng)數(shù)據(jù)
        4.4.3 氦氣濃度測定數(shù)據(jù)
    4.5 本章小結
5 采空區(qū)氣體滲流相似模擬實驗結果分析
    5.1 模型開采過程中應變數(shù)據(jù)分析
    5.2 聲發(fā)射系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理
    5.3 一源一匯通風流場漏風規(guī)律
    5.4 本章小結
6 結論及展望
    6.1 主要結論
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]沙曲礦采空區(qū)瓦斯抽采相似模擬實驗研究[J]. 張浩然,趙耀江,謝生榮.  中國煤炭. 2011(03)
[2]基于模糊滲流理論的采場上隅角瓦斯治理[J]. 朱敏,陳長華,李建林.  遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2010(S1)
[3]采空區(qū)滲透率分布對流場的影響[J]. 高建良,王海生.  中國安全科學學報. 2010(03)
[4]采空區(qū)自然發(fā)火位置相似模擬模型[J]. 陳長華,王真.  遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2009(S2)
[5]采空區(qū)風流移動規(guī)律數(shù)值模擬及研究[J]. 阮國強,邢思云,王振平.  煤礦現(xiàn)代化. 2009(04)
[6]急傾斜工作面采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律的相似模擬研究[J]. 魏引尚,鄧敢博,吳曉凡,曹建濤.  湖南科技大學學報(自然科學版). 2009(01)
[7]采空區(qū)瓦斯運移規(guī)律研究[J]. 李曉泉.  現(xiàn)代礦業(yè). 2009(03)
[8]示蹤技術在采空區(qū)漏風研究中的應用[J]. 蔡正委,戴廣龍,張樹川.  采礦技術. 2009(02)
[9]采空區(qū)漏風流場的Fluent數(shù)值模擬[J]. 王濟凱,鮑學彬,丁仰衛(wèi).  山東煤炭科技. 2009(01)
[10]采空區(qū)漏風狀況模擬及其分析[J]. 陳明河.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2009(01)

博士論文
[1]雙高礦井采場自燃與爆炸特性及防治技術研究[D]. 周西華.遼寧工程技術大學 2006
[2]煤自燃過程的實驗及數(shù)值模擬研究[D]. 文虎.西安科技大學 2003

碩士論文
[1]一種新型物理相似模擬實驗架結構設計[D]. 張羽強.西安科技大學 2008



本文編號：2903264