矿井采空区注入液态CO2防治煤炭自燃技术研究与应用

摘要

采空区煤炭自燃不单严重威胁煤矿的安全生产，也威胁着职工的生命安全。正因如此，山东新河煤矿为了治理采空区煤炭自燃，避免硐室中的不需要的2CO排放在大气中而造成大气环境污染等问题，于是提出了向采空区注入液态2CO的技术方案，有效管理并解决采空区煤炭自然发火技术难题。
　　论文详细研究了多种采空区自燃防治理论与防治技术，重点研究了采空区注入液态2CO防治煤炭自燃的技术,通过对液态2CO的惰化原理和降温作用的研究、2CO的灭火原理和灭火工艺的研究来说明液态2CO注入采空区能够降氧气、排瓦斯、降温达到防治煤炭自燃的目的。论文运用HYSYS软件数值模拟研究和分析，从温度、流量、内径及压力四个方面优选并确定系统的工艺技术参数，成功解决了液态2CO在注入过程中导致导管结冰的技术难题。
　　论文通过液态2CO火灾防治技术在山东新河煤矿的3309综采面易自燃采空区实际应用为例，分析研究了2CO的注入装备和注入工艺流程，在注入过程中管道无结冰现象，成功验证了解决管道结冰的技术方案。然后对注入液态2CO后的采空区进行监测测点布置，对采空区中的气体、温度进行检测，进行采空区注入液态2CO前后的自燃三带和温度变化的对比分析来说明液态2CO到达防灭火的技术效果。
　　最后论文利用多物理场耦合软件COMSOL模拟向注入液态2CO前后采空区中氧气浓度场、瓦斯浓度场、温度场的变化，通过注入液态2CO前后数值模拟的对比分析来说明向采空区注入液态2CO降氧气、排瓦斯、降温的技术效果。

目录

声明

1 绪论

1.1 项目的研究背景

1.2国内外研究背景

1.3 主要研究内容与技术关键

2 采空区煤自燃防治基本理论与防治技术

2.1 采空区煤层自燃防治理论

2.2采空区煤自燃过程的数学模型

2.3 采空区煤自燃防治技术

2.4 本章小结

3 采空区注入液态CO2防治煤炭自燃技术研究

3.1液态CO2的理化特性以及降温惰化作用

3.2采空区注CO2后氧化带宽度变化规律

3.3 采空区注液态CO2防灭火工艺研究

3.4采空区注液态 2CO 后管道结冰技术问题分析

3.5本章小结

4 CO2火灾防治技术在山东新河煤矿的应用

4.1二氧化碳注入系统装备及应用工艺

4.2 CO2注入防灭火对3309采空区自燃三带范围划分的影响

4.3本章小结

5 COMSOL多物理场耦合数值模拟

5.1 COMSOL软件简介

5.2 利用COMSOl模拟注入液态 2CO 前后采空区的温度场以及各种气体的浓度场

5.3本章小结

6 结论与展望

6.1主要工作及结论

6.2创新点及工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果