高抽巷抽采及注氮气对采空区自燃“三带”的影响研究

发布时间：2023-10-04 04:19

　　矿井瓦斯和煤层自然发火灾害发生的条件共存时,存在瓦斯爆炸的危险性,严重威胁人员安全。对于高瓦斯易自燃煤层的井下开采工作,常采用走向高抽巷抽采的方法控制瓦斯浓度,但高抽巷抽采会造成采空区漏风增加,为采空区煤自然发火提供了充分的氧气条件,对此,向采空区注氮作为防治煤层自燃的措施之一受到矿井的广泛应用。煤自燃“三带”是防范采空区自燃的重要基础,为了进一步研究高抽巷抽采及抽采条件下注氮对采空区自燃防治的具体影响,在小庄矿40203工作面的基础上,通过现场数据采集、理论分析的方法建立了采空区数学模型并确定了采空区多孔介质的相关参数,并对40203工作面进行了煤自燃“三带”的划分及模拟分析。采用数值模拟的方法,研究了高抽巷抽采负压及抽采位置对采空区自燃“三带”的影响,并在高抽巷抽采条件下,开展了采空区注氮位置、埋管深度及注氮流量对采空区自燃“三带”影响规律的研究,结果表明:(1)高抽巷距顶板垂距的升高,使进风侧氧化带变窄,回风侧氧化带宽度变化幅度较小;高抽巷距回风巷平距的增大,使采空区进风侧的氧化带变窄,氧化带向工作面方向移动,回风侧的氧化带变窄,氧化带向采空区内移动。(2)抽采负压的增大,使采空...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 瓦斯与煤自燃的相互影响研究
        1.2.2 高抽巷抽采对煤自燃影响研究
        1.2.3 采空区注惰气对煤自燃影响研究
    1.3 研究内容与目标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
    1.4 研究方法及技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
2 采空区模型的建立及理论分析
    2.1 采空区多孔介质理论
        2.1.1 多孔介质
        2.1.2 多孔介质参数
    2.2 采空区流体渗流理论
        2.2.1 采空区流体的流动状态
        2.2.2 多孔介质线性达西定律
        2.2.3 多孔介质非线性渗流定律
    2.3 采空区数学模型
        2.3.1 采空区基本控制方程
        2.3.2 采空区流体的湍流模型
    2.4 小结
3 采空区自燃“三带”测试与划分
    3.1 小庄矿40203工作面概况
    3.2 现场数据采集和监测
        3.2.1 数据采集系统
        3.2.2 测试线路及热电偶的保护
        3.2.3 管路铺设具体步骤
        3.2.4 测点布置
    3.3 采空区自燃“三带”范围划分
        3.3.1 采空区自燃“三带”的划分方法
        3.3.2 40203工作面测试结果分析
        3.3.3 40203工作面采空区“三带”划分
    3.4 采空区自燃“三带”模拟分析
        3.4.1 采空区模型假设
        3.4.2 模型的建立
        3.4.3 边界条件的设置
        3.4.4 现场实测与模拟结果对比分析
    3.5 小结
4 高抽巷抽采参数对采空区自燃“三带”的影响
    4.1 高抽巷对采空区自燃“三带”的影响
        4.1.1 高抽巷参数的设置
        4.1.2 高抽巷对采空区自燃“三带”的影响
    4.2 抽采负压对采空区自燃“三带”的影响
    4.3 抽采位置对采空区自燃“三带”的影响
        4.3.1 高抽巷位置的确定
        4.3.2 抽采位置对自燃“三带”的影响
    4.4 小结
5 高抽巷条件下注氮气对采空区自燃“三带”的影响
    5.1 注氮气参数的选择和设置
    5.2 注氮流量对采空区自燃“三带”的影响
        5.2.1 注氮流量的确定
        5.2.2 注氮流量对自燃“三带”的影响
    5.3 氮气释放口位置对采空区自燃“三带”的影响
    5.4 埋管深度对采空区自燃“三带”的影响
    5.5 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3851302