本文關(guān)鍵詞：正行礦注氮條件下抽采對(duì)采空區(qū)氧化“三帶”寬度影響研究

  更多相關(guān)文章： 采空區(qū) 瓦斯?jié)B流 數(shù)值模擬 瓦斯抽采 注氮

【摘要】：汾西正行礦1502綜放工作面遺煤量多,屬于易自燃煤層且含磷、硫量較高。由于1502工作面的瓦斯涌出量比較大,根據(jù)自身的實(shí)際情況采用高抽巷負(fù)壓抽放保證工作面安全生產(chǎn)和防治上隅角瓦斯超限,由于抽放的同時(shí)引起采空區(qū)負(fù)壓的增大,負(fù)壓引流作用使采空區(qū)漏風(fēng)增加,極大地提高了采空區(qū)遺煤自燃的風(fēng)險(xiǎn)。所以在抽放的同時(shí)進(jìn)行采空區(qū)埋管注氮來控制采空區(qū)氧化帶的寬度。針對(duì)汾西正行煤礦1502綜放工作面開采具有高瓦斯易自燃的特點(diǎn),本文首先從采空區(qū)瓦斯運(yùn)移理論和滲流規(guī)律進(jìn)行分析得出綜放工作面的瓦斯涌出主要來源于采空區(qū)的高濃度瓦斯。對(duì)工作面后方采空區(qū)上覆巖層垮落特點(diǎn)及各區(qū)帶的碎脹性和多孔介質(zhì)孔隙性進(jìn)行分析�，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,擬合出采空區(qū)兩側(cè)氧氣濃度、瓦斯?jié)舛入S工作面距離變化的方程,確定采空區(qū)的各個(gè)基本參數(shù)。為建立綜放面采空區(qū)的三維數(shù)值模型提供了可靠的數(shù)據(jù),通過FLUENT模擬了注氮的同時(shí)使用高抽巷抽采情況下采空區(qū)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)、漏風(fēng)場(chǎng)、氧氣濃度場(chǎng)。由于模擬的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的結(jié)果較為接近,能夠反應(yīng)實(shí)際情況,將結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析后得出采空區(qū)的極限推進(jìn)速度。然后在注氮條件下通過改變高抽巷抽放負(fù)壓,對(duì)采空區(qū)的漏風(fēng)流場(chǎng)、瓦斯?jié)舛葓?chǎng)及采空區(qū)氧氣體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了模擬后分析研究。觀察高抽巷不同抽采負(fù)壓與回風(fēng)巷上隅角瓦斯?jié)舛却笮≈g的關(guān)系,并建立這種關(guān)系的擬合方程,計(jì)算出回風(fēng)巷上隅角瓦斯?jié)舛炔怀迺r(shí)的最低抽采負(fù)壓。根據(jù)模擬的注氮條件下不同負(fù)壓抽采時(shí)漏風(fēng)場(chǎng)和氧濃度場(chǎng)等值線圖繪制出采空區(qū)自燃“三帶”的劃分圖。得到了不同抽采負(fù)壓與自燃帶寬度之間的關(guān)系,并將這種線性關(guān)系擬合成方程,從而確定了高抽巷抽采負(fù)壓的最佳范圍即可以預(yù)防上隅角瓦斯超限,又防止了采空區(qū)遺煤自燃事故的發(fā)生。 通過FLUENT模擬技術(shù),直觀的得出了采空區(qū)氣體分布規(guī)律,確定了三帶的寬度,劃分出了采空區(qū)危險(xiǎn)性區(qū)域,最終對(duì)注氮效果、抽放負(fù)壓進(jìn)行了評(píng)價(jià),及時(shí)反饋、調(diào)整各參數(shù),完善了采空區(qū)在注氮條件下高抽巷抽采防滅火系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：采空區(qū) 瓦斯?jié)B流 數(shù)值模擬 瓦斯抽采 注氮
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-24
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)15-17
• 1.2.2 采空區(qū)自燃治理技術(shù)17-20
• 1.2.3 采空區(qū)遺煤自燃與漏風(fēng)規(guī)律研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 論文主要的研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4 論文的研究方法和基本路線22-24
• 2 采空區(qū)瓦斯涌出及運(yùn)移特點(diǎn)24-30
• 2.1 采空區(qū)瓦斯涌出分析24-25
• 2.1.1 采空區(qū)瓦斯來源24
• 2.1.2 采空區(qū)漏風(fēng)24-25
• 2.2 采空區(qū)瓦斯運(yùn)移特征25-26
• 2.2.1 采空區(qū)瓦斯的升浮25
• 2.2.2 采空區(qū)瓦斯的擴(kuò)散25-26
• 2.2.3 采空區(qū)瓦斯的聚集26
• 2.3 采空區(qū)“橫三帶”和“豎三帶”的分布26-28
• 2.3.1 冒落帶高度和裂隙帶高度27
• 2.3.2 “橫三帶”范圍和冒落帶碎脹系數(shù)的確定27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 采空區(qū)自燃三帶的影響因素分析30-52
• 3.1 采空區(qū)遺煤自燃的熱量積聚和影響因素分析30-35
• 3.1.1 采空區(qū)遺煤的厚度31-33
• 3.1.2 采空區(qū)氧濃度33
• 3.1.3 采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度33-34
• 3.1.4 工作面推進(jìn)速度34-35
• 3.1.5 采空區(qū)遺煤最小自燃發(fā)火期35
• 3.2 綜放工作面抽采對(duì)采空區(qū)“三帶”的影響35-38
• 3.2.1 抽放條件下采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火特點(diǎn)36-37
• 3.2.2 抽放方式的影響37
• 3.2.3 抽放流量的影響37-38
• 3.3 采空區(qū)“三帶”劃分指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)38-50
• 3.3.1 采空區(qū)“三帶”劃分指標(biāo)38-39
• 3.3.2 測(cè)溫系統(tǒng)在1502工作面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試39-41
• 3.3.3 設(shè)備安裝41-43
• 3.3.4 實(shí)測(cè)的結(jié)果與分析43-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 4 采空區(qū)物理模型及數(shù)學(xué)模型的建立52-64
• 4.1 綜放采空區(qū)抽放條件下的物理模型建立52-53
• 4.1.1 工作面概況52
• 4.1.2 采空區(qū)物理模型52-53
• 4.2 綜放采空區(qū)抽放條件下的數(shù)學(xué)模型建立53-62
• 4.2.1 多孔介質(zhì)滲流理論53-56
• 4.2.2 采空區(qū)滲流控制方程56-59
• 4.2.3 采空區(qū)氧濃度場(chǎng)和瓦斯?jié)舛葓?chǎng)數(shù)學(xué)模型59-60
• 4.2.4 定解條件和邊界條件60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 5 綜放面采空區(qū)瓦斯抽放效果數(shù)值模擬研究64-80
• 5.1 ANSYS FLUENT軟件的介紹64-66
• 5.1.1 ANSYS FLUENT軟件的應(yīng)用64-65
• 5.1.2 ANSYS FLUENT軟件的建模及網(wǎng)格劃分65
• 5.1.3 ANSYS FLUENT程序求解步歘65-66
• 5.1.4 ANSYS FLUENT求解方法66
• 5.1.5 ANSYS FLUENT軟件的自定義函數(shù)(UDF)66
• 5.2 采場(chǎng)的相關(guān)假設(shè)66-67
• 5.3 三維建模及網(wǎng)格劃分67-68
• 5.4 UDF函數(shù)68-69
• 5.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析69-78
• 5.5.1 注氮條件下采空區(qū)高抽巷抽放時(shí)的數(shù)值模擬結(jié)果及分析69-72
• 5.5.2 高抽巷不同負(fù)壓抽放時(shí)的數(shù)值模擬結(jié)果及分析72-77
• 5.5.3 高抽巷安全抽放負(fù)壓范圍和采空區(qū)極限推進(jìn)速度的確定77-78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 6 結(jié)論80-82
• 6.1 主要結(jié)論80
• 6.2 工作展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-88
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：830778