本文關(guān)鍵詞：高瓦斯易自燃煤層采空區(qū)CO_2防滅火技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：左權(quán)和順礦區(qū)一緣礦主采煤層是15#高瓦斯易自燃煤層，瓦斯災(zāi)害與采空區(qū)煤自燃災(zāi)害是礦井高產(chǎn)高效開采過程中要解決的兩個(gè)主要礦井災(zāi)害。針對(duì)高瓦斯易自燃礦井災(zāi)害防治技術(shù)開展研究，這既有利于煤炭企業(yè)的安全高效開采，又能降本增效保證安全技術(shù)工作穩(wěn)定性。本文以高瓦斯易自燃采空區(qū)CO2防滅火技術(shù)為研究對(duì)象，分別采用實(shí)驗(yàn)研究、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬等方法對(duì)CO2抑制采空區(qū)遺煤自燃機(jī)理、采空區(qū)注CO2后自燃三帶分布變化、采空區(qū)注CO2對(duì)高抽巷瓦斯抽采影響三方面進(jìn)行了研究。 (1) CO2抑制采空區(qū)遺煤自燃機(jī)理：采空區(qū)煤自燃災(zāi)害的防治首先必須要研究防治技術(shù)的機(jī)理，采空區(qū)遺煤在注CO2、低O2、漏風(fēng)等復(fù)雜條件下的自燃研究是復(fù)雜的。通過太原理工大學(xué)安全工程技術(shù)研究中心自行設(shè)計(jì)的氣體置換-吸附實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行CO2/CH4吸附與置換吸附實(shí)驗(yàn)。得出采空區(qū)遺煤（常溫常壓、混合粒徑）CO2/CH4單位吸附量和CO2對(duì)煤體中CH4置換率。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用程序升溫、紅外光譜、熱重實(shí)驗(yàn)3種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比分析了CO2抑制煤自燃特性在指標(biāo)氣體生成、官能團(tuán)和自燃特征溫度區(qū)間等方面的變化規(guī)律。并對(duì)煤吸附CO2后自燃特性抑制機(jī)理進(jìn)行了分析。 (2)采空區(qū)注CO2后自燃三帶分布變化：高瓦斯易自燃采空區(qū)CO2防滅火技術(shù)研究中掌握其在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的規(guī)律和效果是本論文研究的又一重點(diǎn)內(nèi)容。根據(jù)采空區(qū)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際采樣分析，采空區(qū)注CO2后漏風(fēng)流場(chǎng)和煤自燃指標(biāo)氣體產(chǎn)生情況均發(fā)生了變化，采空區(qū)自燃“三帶”范圍進(jìn)行了重新劃分，漏風(fēng)帶顯著縮短，氧化帶前移并縮短。采空區(qū)遺煤在采空區(qū)70m處即進(jìn)入窒息帶。并根據(jù)自燃“三帶”影響因素提出進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)措施。 (3)采空區(qū)注CO2對(duì)高抽巷瓦斯抽采影響：高瓦斯易自燃采空區(qū)CO2防滅火技術(shù)在防治煤自燃災(zāi)害的同時(shí)對(duì)采空區(qū)瓦斯抽采的影響研究。以一緣煤礦采空區(qū)灌注CO2防滅火為工程背景，建立多場(chǎng)耦合條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移模型。引入多孔介質(zhì)物質(zhì)傳遞方程和Fick定理，以N-S方程和Brinkman方程來構(gòu)建工作面和采空區(qū)氣體運(yùn)移模型。在多物理場(chǎng)耦合統(tǒng)一條件下建立了適用于150109工作面CO2防滅火條件下瓦斯流動(dòng)數(shù)學(xué)模型。并結(jié)合一緣礦高抽巷瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證得出采空區(qū)CO2防滅火條件下高抽巷瓦斯抽采量略微下降、抽采濃度上升的變化規(guī)律。 通過上述三個(gè)方面的綜合研究、對(duì)比分析，本論文對(duì)高瓦斯易自燃采空區(qū)CO2防滅火技術(shù)在CO2惰化煤體機(jī)理、注CO2后采空區(qū)自燃“三帶”和瓦斯抽采變化方面有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。并建議一緣礦嘗試在高瓦斯易自燃煤層開采中將CO2防滅火技術(shù)和高抽巷瓦斯抽采技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，建立兩種災(zāi)害的綜合治理技術(shù)體系，對(duì)一緣煤礦的安全生產(chǎn)工作起到了一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：高瓦斯易自燃 CO2防滅火技術(shù) 置換吸附 自燃特性 自燃“三帶” 瓦斯抽采 綜合治理
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況13-17
• 1.2.1 煤自燃相關(guān)機(jī)理方面研究13-14
• 1.2.2 CO_2惰化性能相關(guān)研究14-15
• 1.2.3 采空區(qū)自燃“三帶”劃分理論與方法15
• 1.2.4 采空區(qū)瓦斯抽采對(duì)浮煤自燃影響15-16
• 1.2.5 CO_2防滅火技術(shù)參數(shù)研究16-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)17-20
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容17
• 1.3.2 研究路線17-20
• 第二章 采空區(qū)遺煤 CO_2/CH_4氣體吸附及置換規(guī)律研究20-42
• 2.1 一緣礦煤樣基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定20-29
• 2.1.1 一緣礦煤樣采集及工業(yè)分析20-22
• 2.1.2 一緣礦煤樣的含硫量測(cè)定22-23
• 2.1.3 一緣礦煤樣自燃傾向性鑒定23-26
• 2.1.4 一緣礦煤樣孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)26-29
• 2.2 CO_2對(duì)煤體中 CH_4置換吸附實(shí)驗(yàn)29-40
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)煤樣及裝置條件30-31
• 2.2.2 煤對(duì) CO_2/CH_4吸附實(shí)驗(yàn)31-36
• 2.2.3 CO_2對(duì)煤體中 CH_4置換吸附實(shí)驗(yàn)36-40
• 2.3 本章小結(jié)40-42
• 第三章 采空區(qū)遺煤吸附 CO_2前后自燃特性研究42-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)條件及過程42-44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析44-52
• 3.2.1 程序升溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析44-47
• 3.2.2 紅外光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析47-48
• 3.2.3 熱重實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析48-49
• 3.2.4 程序升溫試驗(yàn)耗氧速度對(duì)比分析49-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 采空區(qū)注 CO_2后自燃“三帶”變化規(guī)律研究54-72
• 4.1 一緣礦礦井及試驗(yàn)工作面概況54-57
• 4.2. 采空區(qū) CO_2灌注方案與束管監(jiān)測(cè)方案57-62
• 4.2.1 CO_2灌注裝備57-59
• 4.2.2 采空區(qū) CO_2灌注技術(shù)參數(shù)59-60
• 4.2.3 采空區(qū)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置60-61
• 4.2.4 采空區(qū)氣體監(jiān)測(cè)階段與監(jiān)測(cè)方法61-62
• 4.3. CO_2灌注防滅火對(duì)自燃三帶范圍劃分的影響62-68
• 4.3.1 采空區(qū)自燃“三帶”劃分標(biāo)準(zhǔn)62
• 4.3.2 工作面注 CO_2前采空區(qū)氣體變化規(guī)律62-64
• 4.3.3 工作面注 CO_2后采空區(qū)氣體變化規(guī)律64-67
• 4.3.4 工作面注 CO_2前后采空區(qū)自燃“三帶”的對(duì)比67-68
• 4.4 150109 工作面采空區(qū)自燃“三帶”影響因素分析68-70
• 4.4.1 采空區(qū)遺煤自燃影響因素的熱力學(xué)理論分析68-69
• 4.4.2 采空區(qū)自燃“三帶”優(yōu)化技術(shù)措施69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 CO_2防滅火條件下采空區(qū)瓦斯抽采運(yùn)移規(guī)律研究72-88
• 5.1 CO_2灌注防滅火條件下采空區(qū)氣體運(yùn)移模型72-80
• 5.1.1 COMSOL 數(shù)值模擬軟件介紹72-73
• 5.1.2 CO_2灌注防滅火條件下采空區(qū)氣體運(yùn)移模型建立73-78
• 5.1.3 采空區(qū)氣體運(yùn)移模型參數(shù)和邊界條件設(shè)定78-80
• 5.2. CO_2灌注防滅火條件下采空區(qū)氣體運(yùn)移數(shù)值模擬結(jié)果及分析80-86
• 5.3. 本章小結(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論88-90
• 6.1 主要研究結(jié)論88-89
• 6.2 研究不足與展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-96
• 致謝96-98
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果98

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高瓦斯易自燃煤層采空區(qū)CO_2防滅火技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：271579