本文關(guān)鍵詞：易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)注氮防滅火技術(shù)研究與應(yīng)用

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【摘要】： 我國國有煤礦自然發(fā)火危險礦井已占60%,由于煤炭自燃導(dǎo)致的優(yōu)質(zhì)煤損失量已達(dá)42億噸以上,現(xiàn)在仍以每年2000～3000萬噸的速度增加,煤礦每年都因火災(zāi)造成人員的重大傷亡,造成數(shù)十億元的經(jīng)濟(jì)損失。隨著綜采放頂煤開采方法的推廣,在高產(chǎn)高效的同時,也給易自燃特厚煤層自然火災(zāi)的防治帶來了嚴(yán)峻的考驗。在綜放開采中,采空區(qū)冒落大,往往留有大量的松散遺煤,加之漏風(fēng)嚴(yán)重,使得遺煤很容易與采空區(qū)漏風(fēng)流中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),從而導(dǎo)致采空區(qū)自燃火災(zāi)的發(fā)生,嚴(yán)重威脅礦工的生命安全和煤礦的安全生產(chǎn)。 本文從煤炭自燃機(jī)理入手,研究了易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自然發(fā)火特點及其規(guī)律;通過對煤樣自燃特性、指標(biāo)氣體和自燃傾向性的實驗研究,掌握了該礦煤層自然發(fā)火的特性,確定了預(yù)測預(yù)報的指標(biāo),建立了以指標(biāo)氣體分析法為主的早期預(yù)測預(yù)報體系;以注氮防滅火理論及技術(shù)為依據(jù),結(jié)合同煤集團(tuán)塔山礦8202綜放工作面實際情況,計算出各注氮參數(shù),制定出合理的采空區(qū)注氮防滅火系統(tǒng),并輔以束管監(jiān)測系統(tǒng),對采空區(qū)氣體變化進(jìn)行監(jiān)測,及時反饋、調(diào)整各注氮參數(shù),提高注氮防滅火系統(tǒng)的惰化效率。 通過對同煤集團(tuán)塔山礦8202綜放工作面采空區(qū)氣體近一年的監(jiān)測,分析總結(jié)數(shù)據(jù),并對采空區(qū)內(nèi)氣體變化規(guī)律、注氮惰化時間和采空區(qū)“三帶”變化進(jìn)行研究,得出了在連續(xù)注氮條件下,采空區(qū)內(nèi)O_2、CO、N_2、CH_4和CO2的變化規(guī)律、初次惰化時間和持續(xù)惰化時間以及注氮前后采空區(qū)“三帶”的具體變化情況。最后根據(jù)注氮防滅火惰化指標(biāo),在對監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上,做出注氮防滅火效果的客觀評價,更好的指導(dǎo)防滅火工作,保證礦山的安全生產(chǎn)。 得出的主要結(jié)論如下: 1、易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自燃有以下特點:自燃一般發(fā)生在距煤體暴露面一定距離的深部,高溫區(qū)域隱蔽且范圍較大;煤自燃過程中,隨煤溫升高,高溫點總是逆著風(fēng)流移動;采空區(qū)自燃火災(zāi)滅火難度大,火區(qū)啟封后易于復(fù)燃。 2、同煤集團(tuán)塔山礦8202綜放面采空區(qū)防滅火應(yīng)以CO作為指標(biāo)性氣體,并輔以C_2H_6、C_2H_4、C_3H-8、C_2H_2來掌握煤炭自燃情況。CO濃度突然增加說明煤已經(jīng)發(fā)生氧化反應(yīng), C_2H_4和C_3H_8的出現(xiàn)表明煤溫已經(jīng)超過140℃,而C_2H_2的出現(xiàn)則說明煤溫已經(jīng)超過190℃。 3、塔山礦8202綜采面在連續(xù)注氮情況下,氧濃度隨采空區(qū)深度的增加明顯降低,最終穩(wěn)定在3%左右,保證了綜采工作面的順利推進(jìn);注氮量越大,氧氣濃度下降的梯度越大;注氮對采空區(qū)氧氣濃度的影響程度具有一定的范圍。 4、利用綜采放頂煤技術(shù)開采特厚、大采高、易自燃煤層時,綜采面回風(fēng)流中出現(xiàn)一定量的CO是其很明顯的一個特點。5、采空區(qū)惰化時間大致可劃分為兩個階段:初次惰化時間和二次惰化時間。即便采空區(qū)內(nèi)氧濃度很快降低到安全濃度指標(biāo),采空區(qū)內(nèi)遺煤的低溫氧化仍然在繼續(xù),只有當(dāng)采空區(qū)內(nèi)的氧濃度下降到3%左右并持續(xù)一段時間以后,遺煤的低溫氧化才得到有效的控制。 6、在連續(xù)注氮條件下,采空區(qū)“三帶”寬度分布為:散熱帶20~30m,氧化帶16~38m,窒息帶距綜采面68m以外;由于工作面供風(fēng)量和漏風(fēng)量都較大,對散熱帶寬度影響不大,氧化帶在注氮后縮短了約120m,對比注氮前后,窒息帶提前了172m左右。
【關(guān)鍵詞】：煤自燃 易自燃特厚煤層 注氮防滅火 連續(xù)注氮 綜放采空區(qū)
【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】：2010
【分類號】：TD753
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 問題的提出13-14
• 1.2 國內(nèi)外注氮防滅火技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國內(nèi)外防滅火技術(shù)研究概況14-16
• 1.2.2 國內(nèi)外注氮防滅火技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文的研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-19
• 第二章 易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自然發(fā)火特點及其規(guī)律19-31
• 2.1 煤自燃的機(jī)理19-22
• 2.1.1 煤自然發(fā)火的機(jī)理19-20
• 2.1.2 煤自燃的條件20
• 2.1.3 煤自燃的過程20-22
• 2.2 煤自燃的影響因素22-25
• 2.2.1 影響煤自燃的內(nèi)在因素22-23
• 2.2.2 影響煤自燃的外在因素23-25
• 2.3 易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自燃條件分析25-27
• 2.4 易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自燃特點及規(guī)律27-29
• 2.4.1 易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)自燃特點27-28
• 2.4.2 易自燃特厚煤層綜采面采空區(qū)自燃分布規(guī)律28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 塔山礦煤自燃特性的實驗研究31-37
• 3.1 塔山礦3~5~#合并層煤自燃特性的實驗研究31-32
• 3.1.1 煤樣的工業(yè)分析31-32
• 3.1.2 煤樣的真相對密度測試32
• 3.2 煤自然發(fā)火的指標(biāo)氣體測試32-35
• 3.2.1 指標(biāo)氣體優(yōu)選原則32
• 3.2.2 指標(biāo)氣體分析32-35
• 3.3 煤樣的自燃傾向性鑒定35-36
• 3.3.1 煤自燃傾向性分類35-36
• 3.3.2 實驗測試數(shù)據(jù)36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 注氮防滅火理論及技術(shù)37-45
• 4.1 氮氣防滅火機(jī)理及特點37-39
• 4.2 注氮工藝39-41
• 4.2.1 注氮防滅火工工藝系統(tǒng)39
• 4.2.2 注氮方式39-40
• 4.2.3 注氮工藝40-41
• 4.2.4 注氮防滅火惰化指標(biāo)41
• 4.3 注氮防火技術(shù)參數(shù)的確定41-44
• 4.3.1 注氮量的確定41-42
• 4.3.2 注氮口位置的確定42-43
• 4.3.3 注氮管直徑選擇及注氮壓力核算43-44
• 4.4 注氮防滅火效果監(jiān)測與評價44-45
• 第五章 塔山礦8202 綜放面注氮防滅火技術(shù)45-65
• 5.1 塔山礦8202 綜放工作面概況45-46
• 5.2 塔山礦8202 綜放工作面注氮防滅火技術(shù)系統(tǒng)46-49
• 5.2.1 制氮設(shè)備46
• 5.2.2 工作面采空區(qū)注氮防火技術(shù)參數(shù)的確定46-47
• 5.2.3 注氮系統(tǒng)布置47-48
• 5.2.4 束管監(jiān)測系統(tǒng)布置48-49
• 5.3 注氮防滅火效果監(jiān)測與評價49-63
• 5.3.1 連續(xù)注氮條件下采空區(qū)氣體濃度變化54-57
• 5.3.2 綜放工作面上隅角氣體濃度變化57-59
• 5.3.3 連續(xù)注氮條件下采空區(qū)惰化時間分析59-62
• 5.3.4 采空區(qū)“三帶”變化62-63
• 5.3.5 注氮防滅火效果評價63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 第六章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 主要結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 董偉;王學(xué)兵;史波波;王寬;;開區(qū)注液氮防滅火技術(shù)在羊場灣煤礦的研究與應(yīng)用[J];煤炭工程;2011年12期

2 張金山;寇斐斐;;公烏素礦煤層自燃原因分析及防治技術(shù)[J];內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì);2013年03期

3 郝朝瑜;王繼仁;王雪峰;司蕊;;基于試驗與數(shù)值模擬的采空區(qū)氧化帶漏風(fēng)量的反演計算[J];中國安全科學(xué)學(xué)報;2012年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐永亮;防治煤自燃的懸砂膠體研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳震;急傾斜煤層水平分段綜放采空區(qū)自燃特點及防治技術(shù)應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2011年

2 曹鵬;天池煤礦高瓦斯自燃煤層孤島工作面防滅火研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2011年

3 彭舉;平朔礦區(qū)厚煤層綜放開采注氮對采空區(qū)氣體分布規(guī)律的影響研究[D];太原理工大學(xué);2012年

4 馬馳;采空區(qū)遺煤自燃“三帶”分布數(shù)值模擬及防滅火綜合治理技術(shù)研究[D];安徽建筑工業(yè)學(xué)院;2011年

5 王俊峰;極近距離煤層綜放開采自燃火災(zāi)綜合防治技術(shù)研究與應(yīng)用[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

6 張勛;塔山煤礦綜放面采空區(qū)自燃“三帶”研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

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本文編號：519728