本文關(guān)鍵詞：近距離煤層上層采空區(qū)自燃火災(zāi)綜合治理技術(shù)應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火的現(xiàn)象日益嚴(yán)重,因此對近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火綜合治理措施的研究就十分必要。近距離煤層開采中開采下部煤層時受地應(yīng)力及周期性來壓的影響,造成下部煤層頂板出現(xiàn)裂隙,受裂隙的影響造成上下采空區(qū)聯(lián)通,氣流涌入上部采空區(qū)。同時由于埋藏較淺,上部采空區(qū)受地應(yīng)力影響后往往在地表形成較大裂隙,風(fēng)流通過地表裂隙向上部采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重。開采下煤層對上部采空區(qū)中的水進(jìn)行抽放時,由于打破了采空區(qū)內(nèi)水氣壓力平衡,造成水氣置換,采空區(qū)漏風(fēng)增加；同時煤經(jīng)水浸泡后,煤的孔隙率變大,煤與氧接觸面積增大,導(dǎo)致上部采空區(qū)浮煤更容易自然發(fā)火。神東礦區(qū)上部煤層埋藏淺、煤層較厚,且相鄰工作面間隔離煤柱間密閉處容易壓裂,使采空區(qū)連成一片,形成大采空區(qū),一旦發(fā)生自然發(fā)火就很難確定火源位置。 因此,地表漏風(fēng)、上下采空區(qū)聯(lián)通、水浸泡后煤的空隙率變大、水氣置換等因素都為上部采空區(qū)內(nèi)煤的自燃提供了良好的條件,使煤自然發(fā)火的幾率大大提高。同時上部采空區(qū)煤自然發(fā)火所具有的火源的隱蔽、火區(qū)范圍大、受蓄熱和漏風(fēng)的影響易二次氧化等特點(diǎn)都為上部采空區(qū)火災(zāi)的治理帶來了很大的困難。因此研究近距離煤層上部采空區(qū)火災(zāi)治理綜合措施對上部采空區(qū)自然發(fā)火的治理具有極其重要的意義。 本文針對近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火的原因及特點(diǎn)結(jié)合神東集團(tuán)補(bǔ)連塔煤礦2-2煤上部采空區(qū)發(fā)火情況,首先對近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火的煤樣進(jìn)行煤自燃特性綜合測試實(shí)驗,通過不同粒徑、空氣流速、加熱速率、O2濃度對煤自燃在低溫氧化階段的宏觀特性的關(guān)聯(lián)性研究,四種影響因素對煤自燃過程產(chǎn)生的標(biāo)志性氣體影響較為明顯,建立起在使用CO的前提下,結(jié)合C2H4和H2作為綜合判斷指標(biāo),對煤自然發(fā)火的不同階段及其發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測預(yù)報,并作為近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火治理效果分析的標(biāo)志性氣體。 其次,分析了液氮的工藝及滅火特點(diǎn),結(jié)合補(bǔ)連塔礦上部12306采空區(qū)的漏風(fēng)情況通過FLUENT軟件對上部采空區(qū)注氮前后的氧濃度分布進(jìn)行模擬,并通過與地面鉆孔的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。模擬結(jié)果表明注氮后采空區(qū)內(nèi)的氮?dú)鈹U(kuò)散半徑為90m；對火區(qū)的惰化單孔注氮并不能取得良好的惰化火區(qū)的作用,而采用聯(lián)合注氮是治理上部采空區(qū)火區(qū)最佳的選擇。并且通過模擬結(jié)果對注氮參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 最后根據(jù)近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火的特點(diǎn)以及煤白燃機(jī)理的研究結(jié)合補(bǔ)連塔礦上部采空區(qū)的實(shí)際情況,注氮參數(shù)的CFD模擬結(jié)果建立了火源探測,地面鉆孔注液氮、灌漿,井下向下部采空區(qū)注氮、堵漏漏風(fēng)點(diǎn)、局部密閉工作面,地表填埋裂隙的綜合立體式滅火措施。現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用表明,該措施能夠?qū)崿F(xiàn)對上部采空區(qū)自然發(fā)火的治理,并取得良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：近距離煤層 上部采空區(qū) 自然發(fā)火 宏觀特性 注氮模擬 綜合治理
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD75
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 問題的提出11-13
• 1.2 采空區(qū)防滅火技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及目的15-16
• 1.4 技術(shù)路線16-19
• 第二章 補(bǔ)連塔礦三盤區(qū)上層采空區(qū)自然發(fā)火原因及特點(diǎn)19-25
• 2.1 補(bǔ)連塔礦井及工作面基本概況19-20
• 2.2 三盤區(qū)近距離煤層開采情況概述20-21
• 2.2.1 三盤區(qū)基本情況20
• 2.2.2 三盤區(qū)1~(-2)煤開采情況20
• 2.2.3 三盤區(qū)2~(-2)煤開采情況20-21
• 2.3 補(bǔ)連塔礦三盤區(qū)2~(-2)煤上層采空區(qū)發(fā)火原因及特點(diǎn)21-23
• 2.3.1 三盤區(qū)2~(-2)煤上部采空區(qū)發(fā)火原因21-22
• 2.3.2 三盤區(qū)2~(-2)煤上部采空區(qū)發(fā)火的特點(diǎn)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 煤自燃宏觀現(xiàn)象關(guān)聯(lián)性研究25-41
• 3.1 指標(biāo)氣體與釋放溫度的關(guān)聯(lián)研究27-28
• 3.2 影響因素對氣體產(chǎn)物釋放規(guī)律的影響28-38
• 3.2.1 空氣流量的影響29-31
• 3.2.2 粒徑的影響31-33
• 3.2.3 升溫速率的影響33-36
• 3.2.4 氧氣濃度的影響36-38
• 3.3 質(zhì)量及熱量變化與特征溫度的關(guān)聯(lián)研究38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 液氮防滅火理論及技術(shù)研究41-53
• 4.1 液氮防滅火特點(diǎn)41-43
• 4.1.1 氮?dú)獾男再|(zhì)41-42
• 4.1.2 滅火特點(diǎn)42-43
• 4.2 注氮滅火工藝43-44
• 4.3 注氮防滅火參數(shù)44-45
• 4.3.1 火區(qū)滅火耗氮量計算44
• 4.3.2 注氮管直徑確定和注氮壓力計算44-45
• 4.4 12306采空區(qū)地面鉆孔注氮參數(shù)優(yōu)化模擬45-52
• 4.4.1 模型的建立45-48
• 4.4.2 模擬結(jié)果48-49
• 4.4.3 模擬結(jié)果及分析49-52
• 4.5 小結(jié)52-53
• 第五章 補(bǔ)連塔礦近距離煤層上部采空區(qū)自然發(fā)火綜合治理53-75
• 5.1 補(bǔ)連塔礦2~(-2)煤上部采空區(qū)火源位置探測53-56
• 5.1.1 測氡法在補(bǔ)連塔礦2~(-2)煤上部采空區(qū)的應(yīng)用53-56
• 5.2 防滅火措施及效果分析56-62
• 5.2.1 鉆孔布置56-57
• 5.2.2 采空區(qū)注液氮57-59
• 5.2.3 采空區(qū)注漿59-61
• 5.2.4 堵漏措施61-62
• 5.2.5 觀測孔的預(yù)留62
• 5.3 滅火效果分析62-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 主要結(jié)論75-76
• 6.2 不足與展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：392799