本文關鍵詞：露天礦采空區(qū)火區(qū)發(fā)展規(guī)律及治理技術研究

  更多相關文章： 采空區(qū)火區(qū) 多場耦合 動力學機理函數(shù) 實驗模擬 火區(qū)治理

【摘要】：露天礦煤火屬于地下煤火,主要是由地下賦存煤體自燃形成。小煤窯亂開濫采造成地下煤層和巖層松動且裂隙發(fā)育,導致采空區(qū)漏風嚴重,為小煤窯遺煤自燃提供條件,進而引發(fā)大面積采空區(qū)火區(qū)。采空區(qū)火區(qū)的存在會導致作業(yè)面塌陷,從而威脅礦區(qū)作業(yè)人員和大型作業(yè)設備的安全。此外,煤氧化燃燒產(chǎn)生高溫有毒有害氣體逸出工作平盤,影響作業(yè)人員身心健康并造成環(huán)境污染。因此,必須及時對采空區(qū)火區(qū)進行治理,文章采用理論模擬和現(xiàn)場實踐結合的方法,對采空區(qū)的發(fā)火規(guī)律和治理技術進行研究。地下煤火的發(fā)展是一種多場的動態(tài)耦合過程:煤氧化燃燒產(chǎn)生高溫環(huán)境促使圍巖壓力和熱浮力發(fā)生變化,導致氣體產(chǎn)物傳遞速率發(fā)生變化;壓力變化引起漏風強度和供氧濃度變化,導致煤氧化速率變化;氣體產(chǎn)物傳遞速率變化使氣體與煤層和圍巖熱交換速率發(fā)生變化,影響火區(qū)溫度的傳遞速率。文章以壓力、溫度和漏風強度為耦合參數(shù),推導煤氧化燃燒動力學能量守恒、質(zhì)量守恒和動量守恒耦合方程。文章采用Comsol Multiphysics多物理場模擬軟件對采空區(qū)火區(qū)發(fā)展規(guī)律進行實驗模擬分析,研究不同風壓、滲透率、地質(zhì)條件對火區(qū)傳遞規(guī)律的影響,該軟件具有高度的靈活性,強大的求解器和較高的計算精度,且仿真分析提供的數(shù)值結果貼近實際。研究表明:地下煤火同時橫向和縱向傳遞,向地表方向傳遞較火源下方傳遞速度快;煤火主要沿著漏風方向傳遞,漏風強度越大,煤火傳遞速率越快,漏風強度足夠小時,煤火會以均勻遞減速率向周圍傳遞;煤火在較大裂隙或地質(zhì)構造處傳遞會出現(xiàn)大梯度溫度變化,且孔隙度越大,煤火傳遞速率越快。通過研究采空區(qū)火區(qū)的發(fā)展規(guī)律,針對不同類型的采空區(qū)火區(qū),采用火區(qū)充填、火區(qū)隔離和分層治理的方法進行治理,有效治理火區(qū)并阻止火勢擴散和火區(qū)復燃。
【關鍵詞】：采空區(qū)火區(qū) 多場耦合 動力學機理函數(shù) 實驗模擬 火區(qū)治理
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-24
• 1.1 研究背景17-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 問題的提出21-22
• 1.4 本文的研究內(nèi)容、目標及技術路線22-24
• 2 煤火傳熱傳質(zhì)動力學方程24-33
• 2.1 煤氧化化學反應方程25-28
• 2.2 煤火傳質(zhì)質(zhì)量守恒方程28-29
• 2.3 煤火傳質(zhì)動量守恒方程29-30
• 2.4 煤火傳熱能量守恒方程30-31
• 2.5 本章小節(jié)31-33
• 3 東露天礦煤氧化動力學參數(shù)33-42
• 3.1 煤氧化動力學參數(shù)求解理論方法33-35
• 3.2 煤氧化動力學參數(shù)實驗分析35-37
• 3.3 煤氧化動力學參數(shù)計算37-41
• 3.4 本章小結41-42
• 4 露天礦采空區(qū)火區(qū)傳遞規(guī)律研究42-54
• 4.1 實驗背景42
• 4.2 實驗模擬42-46
• 4.3 模擬結果分析46-52
• 4.4 本章小節(jié)52-54
• 5 露天礦采空區(qū)火區(qū)治理技術研究54-65
• 5.1 火區(qū)快速填充法59-60
• 5.2 火區(qū)隔離滅火法60-62
• 5.3 火區(qū)分層降溫法62-63
• 5.4 本章小結63-65
• 6 結論65-67
• 6.1 全文總結65-66
• 6.2 本論文主要創(chuàng)新點66
• 6.3 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 作者簡歷72-74
• 學位論文數(shù)據(jù)集74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張保生;劉建忠;周俊虎;馮展管;岑可法;;利用Popescu法對煤燃燒反應機理的研究[J];中國電機工程學報;2006年15期

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本文編號：616626