黄陵二矿煤自燃特性及危险区域预测

摘要

黄陵矿区二号煤矿主采2号煤层为近水平煤层，埋藏深度为300~600m。煤层及围岩局部瓦斯含量较高。在煤层下部地层中含有一定量的油型气，开采过程中有油型气溢出现象。主要开采煤层2号煤层以弱粘煤为主，含有1/2中粘煤和气煤，多为自燃煤层，生产过程中出现局部CO增高现象。由于矿压大，巷道周围煤岩破碎，特别是联络巷处、巷道立交点等位置，煤岩破碎、变形严重，容易引起自燃。加上油型气治理引起漏风增加，采空区自燃危险也很大。
　　为了揭示黄陵矿区二号煤矿煤自燃特性，并针对井下实际情况，划分采空区自燃危险区域，为黄陵二矿煤自燃预测预报，开展防灭火工作提供有效可靠的指导。本论文首先采集黄陵矿区二号煤矿的煤样，通过热质四联用实验（TG/DSC-FTIR-MS），红外光谱实验（FTIR）分析黄陵矿区二号矿煤样在受热过程中，煤样微观分子基团的变化情况以及该变化情况对于煤自燃过程的影响。探究煤受热过程气体产物产生及变化规律。深入的寻找新的煤自燃现象指标气体。其次通过自然发火实验、程序升温实验进一步的研究黄陵二号矿煤在自燃过程中的气体产物变化的情况，探究该煤自燃特性，寻找可行有效的自燃预测预报方法。最后通过现场观测结合ANSYS数值模拟，划分自然危险区域为黄陵二矿煤自燃预测预报，开展防灭火工作提供有效可靠的指导。

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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煤自燃学说

1.2.2煤自燃机理

1.2.3煤的自燃性

1.2.4指标气体法预报煤层自燃火灾

1.2.5采空区数值模拟研究现状

1.2.6煤自燃危险性预测研究现状

1.3研究内容

1.4研究方案及技术路线

1.4.1研究方案

1.4.2技术路线

2黄陵煤样受热结构变化及气体产物研究

2.1红外光谱实验

2.1.1实验原理

2.1.2实验仪器

2.1.3实验步骤

2.1.4实验结果

2.2热质四联用实验

2.2.1实验原理

2.2.2实验仪器

2.2.3实验过程

2.2.4实验结果

2.3本章小结

3煤自燃过程气体产物变化实验研究

3.1煤自然发火实验

3.1.1实验装置

3.1.2实验条件

3.1.3实验过程

3.1.4实验结果

3.2煤自燃程序升温实验

3.2.1实验装置及参数设定

3.2.2实验条件

3.2.3实验结果

3.2.4结果分析

3.3本章小结

4黄陵二矿采空区煤自燃危险区域划分

4.1矿区概况

4.2现场观测

4.2.1测点布置

4.2.2观测参数及仪器

4.2.3工作面推进及遗煤情况

4.2.4氧浓度分布情况

4.3采空区危险区域数值模拟

4.3.1建模及参数设置

4.3.2数值模拟结果及分析

4.4自燃危险区域划分

4.4.1漏风强度分布规律

4.4.2危险区域划分的理论与分析

4.4.3危险区域划分

4.4.4采空区极限推进速度

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录