大倾角采煤工作面热害形成规律及防治措施的研究

摘要

随着煤炭开采强度的增加，我国浅部煤炭资源日益枯竭，煤炭资源的深部开采已经成为了必然的趋势。采煤工作面是煤矿生产的核心环节，但随着煤层埋藏深度的增加，其地质条件也越来越复杂，高地压、多断层、大倾角煤层不断出现，给工作面的布置及生产带来了诸多限制因素及安全隐患。大倾角采煤工作面的热害问题已经成为了制约我国东部部分煤矿安全生产的技术瓶颈，成为一个亟需解决的问题。
　　本文从大倾角采煤工作面热害问题产生的机理入手，确定了大倾角采煤工作面的主要热源和热传递的基本形式;以工作面与采空区漏风通路之间形成的热风压为基础，给出了大倾角采煤工作面的定义。通过对工作面与采空区之间热风压进行研究，以热风压的作用方式及大小的不同，将采空区热风压作用规律划分为四个阶段;通过对采煤工作面与采空区之间漏风通道理想化模型的建立，探究热风压的形成机理，在理想化的大倾角工作面及采空区建立的二维直角坐标系下，结合采煤工作面的温度分布模型，以微积分的形式，建立了大倾角工作面热风压模型。在大倾角工作面热风压模型的基础上，结合采空区热风压作用规律的四个不同阶段，重点分析了第三阶段，即临界点，通过对临界点的分析，找出了影响采空区热风压临界温度的影响因素及影响规律。以采空区临界点、临界温度为基础，推导出了采空区漏风风路风流方向的判定条件。通过对目前高温工作面热害治理措施的研究，结合大倾角采煤工作面的实际情况，提出了机械制冷加采空区注浆的热害综合防治措施，在治理采煤工作面高温高湿问题的同时，解决了采空区高温气体涌出的问题，并结合我国山东某矿大倾角高温采煤工作面的实际情况，给出了机械制冷加采空区注浆的热害综合防治措施的设计步骤。
　　本文从理论分析及现场实际两个方向入手，对大倾角采煤工作面的热害问题进行了深入的探究，对我国大倾角采煤工作面的热害治理问题有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的目的及意义

1．4 研究内容

1．5 本章小结

2 大倾角采煤工作面热害产生机理分析

2．1 采煤工作面热传递的基本形式

2．2 采煤工作面及采空区的主要热源

2．3 大倾角采煤工作面热害产生机理分析

2．4 本章小结

3 大倾角采煤工作面热害形成规律

3．1 热风压作用规律的探究

3．2 建立大倾角采煤工作面采空区热风压模型的前提条件

3．3 大倾角采煤工作面采空区热风压模型的建立

3．4 大倾角采煤工作面热风压临界条件的分析

3．5 工程应用

3．6 本章小结

4 大倾角采煤工作面热害的防治措施

4．1 采煤工作面常规降温技术措施

4．2 大倾角采煤工作面热害防治措施的研究思路

4．3 大倾角高温采煤工作面热害治理的常规措施

4．4 大倾角采煤工作面热害治理的防治措施

4．5 大倾角采煤工作面热害综合防治措施的效果预测及分析

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 主要创新点及工作展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献