极易自燃煤层综放面采空区自然发火预测技术研究

摘要

灵武矿区主采2＃煤层属极易自燃煤层，自然发火期短，煤层回采期间工作面CO气体经常大量超限。同时，2＃煤层综放面开采强度大，采空区浮煤量多，自燃危险性强。因此，开采煤层自然发火是影响灵武矿区综放面成功安全开采的主要因素之一。 本文从枣泉矿12207综放面特征出发，首先，利用XK-Ⅲ型煤自然发火实验台进行2＃煤样自然发火特性测定，分析煤自燃特性参数，并确定2＃煤自燃程度判定指标；其次，分析开采煤层CO指标气体影响因素，并建立灰色预测模型GM（0，4），同时分析了开采煤层CO气体主要来源，给出了2＃煤层自然发火CO预测量化指标计算数学模型；再次，通过现场观测和理论推算，并结合煤自燃特性参数，划出采空区浮煤厚度、氧浓度、漏风强度分布图，并对采空区自燃“三带”划分，确定工作面最小安全推进速度和采空区自燃危险区域，同时基于MATLAB软件对采空区浮煤温度进行动态模拟及预测，模拟及预测结果与实际相符合；最后，通过现场防灭火工业性实验的实施，验证了极易自燃煤层综放面采空区自然发火预测技术研究结果的有效性。 该研究结果对于相似条件的矿区具有一定的参考意义和实用价值。

目录

文摘

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声明

1 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1煤层自燃危险性预测研究

1.2.2煤层自然发火预测预报技术

1.2.3采空区自燃“三带”划分理论研究

1.2.4煤层自然发火期预测

1.2.5采空区遗煤自燃数学模型及数值模拟研究

1.3本文研究内容

1.4本文研究的方法及技术路线

2 枣泉矿2#煤自然发火特性实验测定

2.1实验原理及装置

2.2实验条件

2.3实验结果

2.3.1耗氧速度测定

2.3.2 CO、CO2产生率与温度的关系测定

2.3.3放热强度测定

2.3.4煤层实验最短自然发火期

2.4 2#煤自燃程度判定指标

2.5本章小结

3 枣泉矿2#煤综放面自燃指标气体的影响因素分析

3.1煤自燃指标气体监测技术

3.1.1矿井火灾束管监测系统

3.1.2煤矿安全监控系统

3.1.3人工检测

3.2回采期间煤自燃指标气体的影响因素分析

3.2.1工作面推进速度影响分析

3.2.2工作面回采率影响分析

3.2.3工作面风量影响分析

3.2.4运用灰色预测模型GM(0，4)综合研究影响因素

3.3综放面煤自然发火CO预测量化指标计算数学模型

3.4本章小结

4 极易自燃煤层综放采空区自燃危险区域预测研究

4.1综放面概况

4.2观测点布置

4.3观测结果分析

4.3.1采空区浮煤厚度分布

4.3.2工作面推进情况

4.3.3采空区氧气浓度和漏风强度分布

4.4采空区自燃极限参数

4.5综放面采空区自燃“三带”划分和自燃危险区域判定

4.6采空区浮煤自燃动态数值模拟

4.6.1采空区浮煤自燃物理模型

4.6.2采空区浮煤温度动态计算数学模型

4.6.3数值计算程序流程图

4.6.4基于MATLAB的12207综放采空区浮煤温度动态模拟及预测

4.7本章小结

5 综放面煤自燃防治技术及效果分析

5.1综放采空区煤自燃防治技术

5.1.1防灭火材料及系统

5.1.2防治采空区煤自燃措施及效果分析

5.2本章小结

6 结论

6.1主要结论

6.2今后工作展望

致 谢

参考文献

附 录