本文關鍵詞：恒泰南莊煤礦均壓防治工作面采空區(qū)遺煤自燃方案優(yōu)化技術應用研究

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【摘要】：在我國的煤炭開采過程中,火災是制約采煤效率、導致人員傷亡的重大自然災害之一,全國一半以上的煤礦都存在自燃發(fā)火危險[1]。恒泰南莊煤礦30101工作面受周圍小煤窯采動影響嚴重,采空區(qū)與老窯通過多處裂隙溝通,形成“多源多匯”的復雜流場,隱蔽性老窯火區(qū)產(chǎn)生的有毒氣體經(jīng)漏風通道進入采空區(qū),侵入工作面,嚴重影響安全生產(chǎn)。均壓作為一種快捷高效,實地操作性強的綜合防治技術,真正完成了從使用防滅火材料到以風制火的實質(zhì)性跨越,并已得到廣泛應用。本論文在系統(tǒng)分析礦井火災防治理論及均壓技術原理的基礎上,首先利用煤巖紅外異常區(qū)域探測技術對30101工作面采空區(qū)與外界的裂隙溝通情況及周圍老窯火區(qū)分布情況進行探測,得出有毒有害氣體主要通過位于30101回風順槽南部的1#火區(qū)與采空區(qū)溝通的裂隙進入采空區(qū),2#、3#火區(qū)位于采空區(qū)北部,兩個火區(qū)相互溝通并且與采空區(qū)之間在距離工作面50m處有裂隙溝通,采空區(qū)深部還有一個漏風口向外部漏風,整個采空區(qū)內(nèi)部形成“三源兩匯”的復雜流場;其次利用SF6示蹤氣體漏風檢測技術對采空區(qū)漏風量進行測定,得出總漏風量為83m3/min。基于上述實測數(shù)據(jù),通過科學確定采空區(qū)粘性阻力系數(shù)、滲透率等滲流參數(shù),根據(jù)30101工作面物理尺寸建立采空區(qū)氣體滲流多孔介質(zhì)模型[2],逐步增加工作面風壓,30101工作面采空區(qū)由“三源兩匯”漏風流場變?yōu)椤皟稍慈齾R”、“一進三出”、“一進四出”四種特殊流場,對不同情況下采空區(qū)內(nèi)漏風流場、壓力場、氧濃度分布情況進行了模擬和比較分析,在均衡漏風通道兩端壓差,阻止外部火區(qū)生成有毒有害氣體進入采空區(qū)的同時,充分考慮到“自燃三帶”的分布和范圍,最終優(yōu)選出最適升壓值為215Pa。對現(xiàn)場均壓方案的提出和復雜流場的穩(wěn)定性研究具有重要的指導意義。在綜合考慮供電及能耗的經(jīng)濟性,均壓區(qū)域通風系統(tǒng)的合理性,均壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的基礎上,對“調(diào)壓風機-軌道順槽進風-皮帶順槽回風”、“壓入式主扇-抽出式輔扇-調(diào)壓風門”、“風機-風筒-風窗”等30101工作面現(xiàn)場均壓方實施方案進行比較和優(yōu)選,最終選定“風機-風筒-風窗”調(diào)壓方案,并對其均壓參數(shù)進行計算,選定YBFH132S2號風機。通過大量數(shù)據(jù)測定,分別通過統(tǒng)計法、工作面風量法對風窗面積進行優(yōu)化,最終將風窗面積調(diào)整為0.285m2。現(xiàn)場均壓方案實施后,30101工作面上隅角指標性氣體濃度兩天后開始明顯下降,CO于12月10日消失,采空區(qū)內(nèi)10m處CO于12月13日消失,經(jīng)復查已符合安全生產(chǎn)標準,對工作面指標性氣體及均壓系統(tǒng)參數(shù)進行實時監(jiān)測,取得良好效果。
【關鍵詞】：遺煤自燃 隱蔽火區(qū) 均壓防治 多源多匯 數(shù)值模擬 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 遺煤自燃研究11-12
• 1.2.2 礦井主要防滅火技術12-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容及研究方法16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16
• 1.3.2 研究方法16-18
• 第二章 均壓防滅火技術18-28
• 2.1 均壓防滅火理論基礎18-21
• 2.1.1 漏風與自燃的關系18-19
• 2.1.2 影響采空區(qū)漏風因素分析19-20
• 2.1.3 均壓防滅火技術原理20-21
• 2.2 調(diào)壓設施的均壓原理21-26
• 2.2.1 開區(qū)均壓防滅火措施21-24
• 2.2.2 閉區(qū)均壓防滅火措施24-26
• 2.3 本章小結26-28
• 第三章 恒泰南莊煤礦現(xiàn)場應用環(huán)境28-40
• 3.1 礦井概況28-30
• 3.2 30101工作面回采條件30
• 3.3 火區(qū)情況30-32
• 3.3.1 火區(qū)分布情況探測30-32
• 3.3.2 火區(qū)燃燒面積及深度32
• 3.4 SF_6示蹤氣體持續(xù)釋放法漏風檢測32-35
• 3.4.1 SF_6測漏風原理及參數(shù)確定32-34
• 3.4.2 SF_6漏風檢測過程和計算方法34-35
• 3.5 工作面漏風量測定35-37
• 3.5.1 30101工作面漏風量測定過程35-36
• 3.5.2 漏風量測定結果36-37
• 3.5.3 檢測結果分析37
• 3.6 本章小結37-40
• 第四章 “多源多匯”采空區(qū)流場數(shù)值模擬40-56
• 4.1 FLUEN T軟件簡介40-43
• 4.1.1 FLUEN T軟件的使用過程40-41
• 4.1.2 FLUEN T提供的邊界條件41-42
• 4.1.3 氣體在采空區(qū)多孔介質(zhì)中的滲流研究42-43
• 4.2 30101工作面采空區(qū)物理模型的建立43-45
• 4.3 參數(shù)選取與網(wǎng)格劃分45-46
• 4.4 30101工作面升壓方案模擬比較46-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 30101工作面均壓設計及方案優(yōu)化56-72
• 5.1 30101工作面現(xiàn)場均壓實施方案優(yōu)選56-62
• 5.2 均壓系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化62-66
• 5.2.1 統(tǒng)計法優(yōu)化風窗面積62-64
• 5.2.2 工作面風量優(yōu)化風窗面積64-66
• 5.3 工作面、采空區(qū)氣體觀測66-69
• 5.4 本章小結69-72
• 第六章 結論與展望72-74
• 6.1 主要結論72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士期間主要科研成果80

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1 王s，

本文編號：878878