火区下近距离煤层安全开采技术研究与实践

摘要

针对近距离煤层上部火区治理难度大，现有技术手段无法快速、彻底熄灭大面积煤炭自燃火区，为有效防止上部火区有害气体异常涌入和控制上部火区发展，确保火区下采煤工作面的安全生产，采用理论分析、数值模拟和现场应用实践相结合的研究方法对火区下近距离煤层采煤工作面的安全开采技术进行了深入研究:
　　(1)构建了工作面上部采空区项板垮落形成冲击气流灾害的理论模型和数学模型，得出了冲击气流传播速度的数学表达式;在对冲击气流的能量耗散规律进行分析的基础上，得出了冲击气流进入工作面回风隅角处的压力表达式，一定程度上揭示了冲击气流灾害的形成和运移机理;
　　(2)以龙华煤矿30110工作面为原型，采用FLUENT数值模拟软件，分别对30110工作面采用负压和均压通风方式条件下，上部2-2煤采空区发生大面积顶板垮落后的气体流动进行了数值模拟，得出了顶板垮落1.1s内的漏风流速和CO浓度的分布特征和变化规律。并对均压通风系统在防止有害气体异常涌入和缓冲冲击气流灾害进入工作面的作用进行了分析。
　　(3)在30110工作面构建了均压通风系统，并根据工作面和上部火区的实际情况，研究确定了均压通风系统在试运行期间和正常运行期间的调节方案，同时提出了均压通风系统在正常生产和回撤期间及特殊时期的安全保障技术。
　　(4)结合自动控制技术、有害气体监测技术、气压动态监测技术和灾害预警技术的应用，在30110工作面构建了采空区气压突变监测及报警系统、工作面有害气体监测预警系统和均压通风自动控制系统，实现了对30110工作面有害气体及2-2煤采空区气压突变的实时动态监测预警和均压通风系统的自动控制调节，为均压通风系统的安全稳定运行提供了技术保障。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究的目的与意义

1．4 研究内容、方法及创新点

2 冲击气流灾害的形成机理及能量演化规律

2．1 综采工作面顶板垮落特征

2．2 顶板垮落形成冲击气流的理论模型

2．3 冲击气流涌入采空区的数学模型

2．4 冲击气流速度变化规律的预测分析

2．5 冲击气流沿程能量耗散规律

2．6 本章小结

3 近距离煤层上部采空区顶板垮落后气体流动的数值模拟

3．1 30110工作面概况

3．2 采空区渗流场数学模型的建立

3．3 物理模型及基本参数设置

3．4 气体流动特征的数值模拟及分析

3．5 本章小结

4 均压通风技术在火区下近距离煤层采煤工作面的应用

4．1 火区概况

4．2 均压通风技术概述

4．3 均压通风系统的构建及实施方案

4．4 均压通风系统试运行期间调节方案研究

4．5 均压通风系统正常运行期间调节方案研究

4．6 均压通风系统安全保障技术研究

4．7 均压通风系统应用效果分析

4．8 本章小结

5 均压通风系统自动控制及预警技术研究

5．1 采空区气压突变监测及报警系统

5．2 工作面有害气体监测预警系统

5．3 均压通风系统自动控制技术研究

5．4 本章小结

6 主要结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果