下沟矿高瓦斯综放面采空区自燃防治技术研究

论文摘要

下沟煤矿位于陕西省彬县,属于瓦斯含量高、煤层特厚、自然发火期短、综放开采条件下的现代化矿井,存在高位巷瓦斯抽放系统,采空区漏风严重,存在很大的自燃隐患,严重威胁矿井的生产。因此,研究下沟煤矿综放采空区自燃规律,对自燃火灾防治工作的开展提供了理论依据,并为整个彬长煤田高瓦斯综放面的自燃火灾防治工作提供了借鉴,具有十分重要的意义本论文以下沟煤矿4403综放面以及位于同一采区的1806综放面为研究对象,通过对该煤层自燃特性实验研究,测算出其最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化速率和放热强度等自燃特征参数,分析下沟煤矿煤自燃特性规律。其次,通过4403综放采空区“三带”观测数值模拟研究,得出瓦斯抽放条件下采空区氧浓度以及瓦斯浓度分布规律,并拟合出工作面两道氧浓度随采空区深度变化的函数方程以及瓦斯涌出速度随采空区深度的函数方程,建立了下沟煤矿4403综放采空区抽放条件下自然发火预测模型；最后利用GAMBIT建立4403综放面瓦斯抽放条件下采空区的模型,定义边界条件,采用FLUENT软件对采空区进行数值模拟研究,得出采空区氧气浓度、瓦斯浓度以及渗流速度的分布规律,结合现场观测到的浮煤厚度及实验得到的煤自燃极限参数判定自燃的危险区域,总结得出下沟煤矿4403综放面瓦斯抽放条件下采空区的自燃规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 选题的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 煤层自燃预测技术
• 1.2.2 煤层自燃预报技术
• 1.2.3 防灭火技术
• 1.3 本课题研究方法、研究内容及研究目标
• 1.3.1 拟研究方法以及研究内容
• 1.3.2 研究目标
• 1.4 本课题拟采取的研究思路、技术路线
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究技术路线
• 2 高瓦斯综放采空区自然发火影响因素分析
• 2.1 煤自燃影响因素分析
• 2.1.1 煤的内在自燃性
• 2.1.2 煤自燃外部环境分析
• 2.2 瓦斯抽放对煤自燃的影响
• 2.2.1 工作面风量（排瓦斯）对自燃的影响
• 2.2.2 采空区瓦斯抽放对漏风风量的影响关系
• 2.2.3 采空区瓦斯对风流中氧气的稀释作用
• 2.3 小结
• 3 下沟煤矿自燃特性参数实验研究
• 3.1 实验原理
• 3.2 实验装置
• 3.3 试验条件及过程
• 3.4 实验结果分析
• 3.4.1 特征温度数据分析
• 3.4.2 耗氧速率分析
• 3.4.3 放热强度分析
• 3.4.4 特性气体分析
• 3.4.5 煤自燃极限参数
• 3.4.6 最短自然发火期
• 3.5 实验结论
• 4 4403综放采空区传质模拟及自燃预测
• 4.1 4403综放采空区"三带"观测
• 4.1.1 采空区预埋观测点布置
• 4.1.3 工作面推进情况
• 4.1.4 采空区煤自燃极限参数
• 4.2 4403综放采空区传质及漏风流场数学模型的建立
• 4.2.1 松散煤岩体体内传质
• 4.2.2 采空区渗流及数学模型
• 4.2.3 采空区氧浓度场和瓦斯浓度场数学模型
• 4.2.4 定解条件和边界条件
• 4.3 4403综放采空区漏风流场数值模拟
• 4.3.1 FLUENT软件简介
• 4.3.2 采空区物理模型及网格划分
• 4.3.3 UDF用户自定义函数
• 4.3.4 数值模拟结果及分析
• 4.4 采空区氧浓度数值模拟量化数据
• 4.4.1 综放采空区自燃危险区域划分结果及分析
• 4.4.2 最小安全推进速度
• 4.4.3 缩小采空区自燃危险区域建议
• 4.5 小结
• 5 下沟矿综放采空区自燃火灾防治技术
• 5.1 下沟矿综放采空区浮煤自燃特点
• 5.2
• 5.2.2 防治重点
• 5.3 自燃危险区域的监测技术
• 5.3.1 束管监测
• 5.3.2 人工检测
• 5.4 胶体防灭火技术
• 5.4.1 胶体防灭火技术的特点
• 5.4.2 胶体火材料的防灭特性
• 5.4.3 注胶系统及工艺
• 5.5
• 5.5.1 尾采期间的防灭火措施
• 5.5.2 停采撤架期间的防灭火措施
• 5.6 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录