本文關(guān)鍵詞：綜采作業(yè)面毒害氣體積聚機(jī)制和安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

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【摘要】：現(xiàn)階段我國(guó)煤礦井下安全事故頻發(fā),毒害氣體引發(fā)的事故一直居高不下。針對(duì)目前礦井作業(yè)面氣體流動(dòng)行為認(rèn)識(shí)上的不足之處,本文以"U"型通風(fēng)綜采作業(yè)面為研究對(duì)象,提出作業(yè)面幾何模型和氣體流動(dòng)動(dòng)力學(xué)控制方程,使用數(shù)值模擬方法分別對(duì)綜采作業(yè)面風(fēng)場(chǎng)流動(dòng)和毒害氣體的積聚行為進(jìn)行模擬。結(jié)合作業(yè)面實(shí)際觀察到的現(xiàn)象,探討了作業(yè)面附近風(fēng)場(chǎng)的分布特性及其對(duì)毒害氣體擴(kuò)散和積聚的影響,重點(diǎn)分析了設(shè)備附近毒害氣體積聚的原因。最后,從礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)角度出發(fā)提出適用于礦井流動(dòng)體系的環(huán)境安全監(jiān)測(cè)方法并給出了具體的操作方案。本項(xiàng)工作在揭示毒害氣體積聚特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,為礦井開(kāi)展新型環(huán)境安全監(jiān)測(cè)提供了思路。在穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式下對(duì)綜采作業(yè)面附近風(fēng)的流動(dòng)行為進(jìn)行模擬,展示了作業(yè)面及設(shè)備附近風(fēng)場(chǎng)分布特性。計(jì)算結(jié)果表明:風(fēng)由進(jìn)風(fēng)巷隅角附近漏入采空回填區(qū),而后會(huì)從回風(fēng)巷隅角附近重新回到作業(yè)面;作業(yè)面無(wú)設(shè)備阻擋時(shí),風(fēng)速較平緩,進(jìn)風(fēng)巷隅角和回風(fēng)巷隅角附近容易形成渦流:作業(yè)面存在設(shè)備時(shí),巷道整體風(fēng)速稍有提高,設(shè)備迎風(fēng)面和背風(fēng)面也出現(xiàn)了明顯的渦流,渦流會(huì)隨著垂直高度的提高逐漸減弱。對(duì)作業(yè)面風(fēng)場(chǎng)特性的研究驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,同時(shí)也解釋了某些區(qū)域具有較高氣體積聚潛力的原因。對(duì)以CH4和CO為代表的礦井毒害氣體在正常通風(fēng)作業(yè)面附近的分布和積累情況進(jìn)行瞬態(tài)跟蹤。計(jì)算結(jié)果表明:采空回填區(qū)和作業(yè)面煤層釋放的毒害氣體會(huì)在回風(fēng)巷隅角附近積聚,氣體濃度會(huì)經(jīng)歷升高而后逐漸穩(wěn)定的過(guò)程;設(shè)備附近的氣體積聚過(guò)程與回風(fēng)巷隅角類(lèi)似,但積聚速度更快;設(shè)備迎風(fēng)面主要受氣體上浮效應(yīng)的影響,氣體濃度相對(duì)較低,背風(fēng)面則主要受渦流束縛作用影響,氣體會(huì)積聚在背風(fēng)面中上部;在常規(guī)通風(fēng)條件下,局部CH4濃度達(dá)到爆炸極限,CO濃度也已達(dá)到了危害人體健康的程度。對(duì)綜采作業(yè)面毒害氣體積聚機(jī)制的研究不僅可以定位氣體容易積聚的區(qū)域,還為礦井通風(fēng)和氣體監(jiān)測(cè)措施的實(shí)施提供指導(dǎo)。針對(duì)現(xiàn)有礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足,提出了針對(duì)礦井流動(dòng)體系中的環(huán)境安全監(jiān)測(cè)方法:在現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上,以實(shí)時(shí)信息顯示的方式告知作業(yè)人員周邊環(huán)境信息,將具有移動(dòng)屬性的人和機(jī)械設(shè)備都納入監(jiān)測(cè)范圍,所監(jiān)測(cè)的氣體從瓦斯擴(kuò)展到井下所有常見(jiàn)毒害氣體并能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警模式。結(jié)合自主研發(fā)的便攜式氣體監(jiān)測(cè)裝置,給出了該方法的具體實(shí)施路線(xiàn)。該裝置在環(huán)境安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD711

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本文編號(hào)：1257759