【摘要】：我國大部分煤層都存在自燃現(xiàn)象,尤其是隨著綜采放頂煤技術(shù)的成熟及推廣應(yīng)用,由于其一般情況下所開采煤層厚度較大,當(dāng)工作面回采過后,進(jìn)風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道頂煤隨著頂板的塌陷落入采空區(qū),導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)回風(fēng)巷道位置遺煤量較多,容易與氧氣接觸氧化升溫,引起自然發(fā)火,釀成火災(zāi)事故。大多數(shù)礦井的煤層是成群的,而不是單獨存在的。當(dāng)對近距離煤層群其中一個煤層進(jìn)行開采時,臨近煤層受采動影響,一方面原煤層群具備的應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致應(yīng)力在煤層巖體內(nèi)部重新分配,煤層間形成大量的裂隙,漏風(fēng)情況復(fù)雜化;另一方面,當(dāng)開采下層煤時,在受到下層煤采動影響后,巖層塌陷,上覆采空區(qū)遺煤進(jìn)一步破碎,上下兩層煤采空區(qū)將溝通,形成復(fù)合采空區(qū)。復(fù)合采空區(qū)中的遺煤分布規(guī)律與漏風(fēng)情況的復(fù)雜化使其與單層采空區(qū)的自燃危險區(qū)域有很大區(qū)別。本文以煤峪口礦81004工作面為研究背景,從近距離煤層群開采和復(fù)合采空區(qū)注氮的特點出發(fā),對其所形成的復(fù)合采空區(qū)的自燃三帶進(jìn)行劃分。首先,從81004工作面近距離煤層的特點出發(fā),結(jié)合煤自燃發(fā)火機(jī)理、近距離煤層特點與工作面實際情況對其進(jìn)行理論分析;然后,通過自然發(fā)火試驗臺,測定了81004工作面上覆煤層煤樣的耗氧速度、極限浮煤厚度、放熱強度及不同浮煤厚度下的上限漏風(fēng)強度與下限氧濃度等自燃特性參數(shù);最后,根據(jù)復(fù)合采空區(qū)的相關(guān)參數(shù)、煤自燃特性參數(shù)與相關(guān)理論知識,建立了近距離煤層復(fù)合采空區(qū)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)定相關(guān)參數(shù),分別模擬了注氮和不注氮條件下復(fù)合采空區(qū)的氧氣濃度等值線及漏風(fēng)強度等值線圖,并結(jié)合現(xiàn)場測得數(shù)據(jù),根據(jù)采空區(qū)自燃危險區(qū)域判定理論,對注氮和不注氮兩種條件下的復(fù)合采空區(qū)三帶進(jìn)行分析研究。由實驗?zāi)M所得的實際情況下最短自然發(fā)火期與氧化升溫帶的范圍大小,計算出81004工作面的最小安全推進(jìn)速度,以保證其上覆工作面采空區(qū)遺煤不會自燃。
[Abstract]:There is spontaneous combustion in most coal seams in our country, especially with the maturation and popularization of fully mechanized caving coal mining technology, because of the large thickness of coal seams in general, when the mining face after mining, The top coal of the entry and return air roadway falls into the goaf with the collapse of the roof, which results in more coal left in the entry and return air roadway position in the goaf, and it is easy to oxidize and heat up with oxygen, which will cause spontaneous combustion and lead to fire accident. Most coal seams in mines are clustered rather than alone. When mining one of the coal seams in close distance, the near coal seam is affected by mining movement. On the one hand, the stress balance state of the raw coal seam group is destroyed, which results in the stress redistribution in the coal seam rock mass, and a large number of cracks are formed between the coal seams. Complicated air leakage; On the other hand, when mining the lower coal, the rock layer collapses after being affected by the lower coal mining, the coal left over the overlying goaf is further broken, and the upper and lower coal goaf will communicate and form the compound goaf. The distribution of coal in the compound goaf and the complication of the air leakage make it very different from the danger area of spontaneous combustion in the single-layer goaf. In this paper, based on the research background of No. 81004 face in Meiyukou Coal Mine, based on the characteristics of close distance coal seam group mining and nitrogen injection in compound goaf, the three zones of spontaneous combustion of compound goaf are divided into three zones. First of all, according to the characteristics of coal seam in 81004 working face, combined with the mechanism of spontaneous combustion of coal, the characteristics of coal seam in close distance and the actual situation of coal face are analyzed theoretically. Then, the spontaneous combustion characteristics such as oxygen consumption velocity, limit floating coal thickness, exothermic intensity and upper limit air leakage intensity and lower limit oxygen concentration under different floating coal thickness were measured by natural combustion test bench. Finally, according to the related parameters of compound goaf, coal spontaneous combustion characteristic parameters and relevant theoretical knowledge, the mathematical model of composite goaf in short distance coal seam is established, and the related parameters are set up. The contours of oxygen concentration and air leakage intensity in the compound goaf under the condition of nitrogen injection and no nitrogen injection are simulated, respectively. Combined with the field data, the theory of judging the dangerous area of spontaneous combustion in goaf is presented. The three zones of compound goaf under two conditions of nitrogen injection and no nitrogen injection were analyzed and studied. The shortest spontaneous combustion period and the range of oxidized heating zone are obtained from the experimental simulation, and the minimum safe advancing speed of 81004 working face is calculated, so as to ensure that the coal left in the goaf of the overlying face will not be self-ignited.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD752.2

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本文編號：2376940