古山矿易自燃特厚煤层综放面采空区防灭火数值模拟

摘要

本文针对古山矿065-2特厚易自燃综放工作面上部有小煤窑火区和上分层火区、且自然发火期仅为15天、工作面火灾防治极其困难的问题,采用在采空区埋设束管、取样化验采空区气体成分的方法,得出采空区气体浓度场分布,划分工作面采空区的自燃“三带”,计算出工作面月最小推进度为110m。通过改变风量和注氮量对采空区自燃“三带”进行数值模拟,结果表明增大风量,自燃带宽度增大,位置后移;增大注氮量,采空区的自燃带宽度减少。同时研究在上下隅角筑挡风墙和在回采过程中不放煤对采空区自燃带的影响规律。即在上下隅角筑挡风墙可以减小采空区的漏风量,自燃带宽度缩短。所筑挡风墙规格相同的情况下,在下隅角筑挡风墙的效果要比在上隅角的效果好;在回采过程中不放顶煤,采空区空隙率减小,自燃带宽度缩短。研究结果对易燃矿井采空区火灾防治有重要指导意义。

目录

致谢

摘要

Abstract

引言

1.1 问题的提出

1.2 研究现状

1.2.1 煤炭自燃的机理

1.2.2 采空区自燃“三带”及数值模拟研究的现状

1.2.3 防灭火的研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究的主要内容

1.5 研究的关键问题

1.6 技术路线

2 综放工作面采空区流场的数值解法

2.1 采场及各组分气体运移的特征

2.2 有限元方法

2.3 综放工作面采空区流场计算模型的建立

3 综放工作面采空区自燃“三带”的现场监测与数值模拟研究

3.1 采空区自燃“三带”划分原理

3.2 综放工作面采空区自燃“三带”的现场监测研究

3.2.1 采空区自燃“三带”的现场监测方法

3.2.2 采空区气体组分、温度变化规律与自燃“三带”划分

3.3 综放工作面采空区数值模拟结果验证

3.4 综放面采空区自燃“三带”数值模拟及自燃危险区域判定

3.4.1 综放工作面采空区漏风风速分布的数值模拟

3.4.2 综放工作面采空区氧气浓度分布漏风风速分布的数值模拟

3.4.3 综放工作面采空区浮煤厚度分布规律

3.4.4 综放工作面采空区自燃“三带”划分和自燃危险的区域判定

4 综放工作面采空区综合防治措施数值模拟研究

4.1 合理供风量的数值模拟研究

4.1.1 综放工作面需风量的计算

4.1.2 供风量变化对工作面采空区自然发火“三带”的影响规律

4.2 合理供注氮参数的数值模拟研究

4.3 筑隔离挡墙的数值模拟研究

4.4 分段放顶煤技术数值模拟研究

4.5 防治措施对比的数值模拟研究

5.结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简历

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