南屯9303“孤岛”综放面煤自燃预测及预防技术研究

摘要

“孤岛”综放面的布置方式，使得工作面沿走向两侧或周边均为采空区。工作面回采后，本面采空区和相邻采空区连成一片，漏风复杂，且相邻采空区遗煤已氧化，不仅本面采空区，相邻采空区也存在煤自燃的可能，严重的干扰了工作面的顺利回采，影响了矿井的安全生产。 本论文以南屯93上03“孤岛”工作面为研究对象。首先，结合“孤岛”综放面煤层自燃影响因素，分析得出“孤岛”综放面煤层自燃特点，相邻采空区存在煤自燃危险较大。其次，采用煤自然发火实验台测定煤自燃特性参数，为“孤岛”综放面本面及相邻采空区煤自然预测提供基础数据。再次，通过对“孤岛”本面采空区和相邻采空区观测，拟合压力和氧气浓度分布曲线，掌握了相关参数，为本面和相邻采空区空气渗流扩散模拟提供了边界条件的基础参数。根据多孔介质理论、流体力学以及传热学理论，建立采空区内空气渗流扩散数学模型。结合实验和现场观测数据，利用FLUENT软件对本面及相邻采空区空气流动进行模拟，根据模拟结果，分析得出了空气在“孤岛”本面及相邻采空区内的流动状况、氧气浓度分布以及渗流速度分布，并根据煤自燃极限参数法将本面采空区划分为：散热带、氧化升温带以及窒息带，而相邻采空区氧气浓度在极限氧浓度范围内的浮煤自燃危险性较大。最后，结合“孤岛”综放面煤层自燃特点和采空区煤自燃预测结果，主要采用均压和注胶体的预防技术，针对整个“孤岛”综放面采空区易于发生煤自燃的区域提出具体的预防措施，并在相邻采空区煤自燃预防中，取得显著效果，保障了“孤岛”综方面的顺利回采。 本论文对“孤岛”综放面煤自燃危险区域进行了研究，提出了相应的预防技术，为“孤岛”综放面煤自燃预防提供了参考，具有一定的实际意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1研究目的及意义

1.2选题背景

1.3国内外研究现状

1.3.1煤自燃实验研究

1.3.2煤自然发火模型及数值模拟

1.3.3煤自燃危险区域判定

1.3.4“孤岛”综放面煤自燃预测及防治技术研究

1.3.5小结

1.4研究内容及技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

2 “孤岛”综放面煤层自燃影响因素及特点

2.1“孤岛”综放面煤自燃影响因素

2.1.1煤的粒度

2.1.2空隙率

2.1.3漏风强度

2.1.4煤的蓄热环境

2.1.5采空区浮煤厚度

2.1.6工作面推进速度

2.1.7 “孤岛”综放工作面布置方式

2.2 “孤岛”综放面煤层自燃特点

2.2.1本面煤自燃特点

2.2.2相邻采空区煤自燃特点

2.2.3巷道周边煤体自燃的特点

2.3小结

3 南屯九采区3#煤层自燃特性实验

3.1实验原理

3.2实验装置

3.3实验条件

3.4实验结果及分析

3.4.1耗氧速率的测定

3.4.2放热强度的测定

3.4.3煤自燃极限参数

3.4.4实验最短自然发火期

3.5实验结论

3.6小结

4 93上03综放面现场观测

4.1本面采空区观测

4.1.1观测方案

4.1.2观测结果及数据分析

4.2相邻采空区钻孔观测

4.2.1观测方案

4.2.2观测结果及数据分析

4.3小结

5 93上03“孤岛”综放面采空区煤自燃预测

5.1“孤岛”采空区空气渗流扩散模拟

5.1.1“孤岛”采空区空气渗流扩散数学模型的建立

5.1.2 FLUENT软件概述

5.1.3 “孤岛”采空区三维物理模型的建立

5.1.4 “孤岛”空区压力及氧气浓度边界条件

5.1.5渗透扩散参数设定

5.1.6模拟结果及其分析

5.2 93上03“孤岛”综放面采空区煤自燃预测

5.3小结

6 93上03“孤岛”综放面采空区煤自燃预防

6.1 “孤岛”综放面煤自燃预防总体思路

6.1.1均压防灭火技术

6.1.2胶体防灭火技术

6.2 “孤岛”本面采空区煤自然发火预防

6.2.1本面开切眼处和停采线附近煤自然发火预防方案

6.2.2 “孤岛”正常回采预防方案

6.3相邻采空区煤自然发火预防

6.4相邻采空区煤自然发火预防效果分析

6.5小结

附图

7 结论

7.1主要结论

7.2论文不足及展望

致 谢

参考文献

附 录