海域开采自然发火规律及早期预防技术研究

论文摘要

论文以研究海域褐煤自燃升温实验为切入点,对海域褐煤自然发火规律进行了研究。并在现场实测的基础上,采用理论分析、数值模拟等方法,着重研究了海域煤层综放工作面自燃“三带”的分布范围,并以此提出了工作面自然发火防治方案。对海域煤层巷道壁后煤体进行了氧化规律测定与分析,利用红外测温仪连续测定辐射场强来判断煤体的氧化程度,并采用束管监测系统与温度传感器、多测点布置法,对掘进巷道壁后煤炭氧化规律进行测定和分析,结合现场实际,分析掘进期间的煤炭氧化规律,从而制定掘进期间煤炭自然发火预防措施和治理办法。采用气相色谱仪、色谱联动仪与煤炭氧化恒温与升温装置对35℃、35℃变风量、70℃、70℃变风量与升温条件下的煤炭氧化自燃进行实验室试验与分析,通过试验结果和现场实测分析确定了预测北皂煤矿海域煤炭自然发火应以CO和C2H4作为主要气体指标。通过全工作面温度与气体成分综合测试法,沿综放工作面全线布置测点测定综放面采空区煤炭氧化自燃“三带”,收集到了大量的实测数据,为采空区煤炭自燃“三带”温度变化、气体成分变化规律的分析提供了依据,为进一步确定采煤面采空区煤炭自燃“三带”的划分奠定了基础。以H2103综放面为例,根据所建立的数学模型,利用FLUENT软件对H2103综放面采空区的自然发火危险区域分布情况进行了数值模拟,实现了对采空区氧气浓度分布的数值模拟。最后根据这些基础数据对采煤面采空区煤炭自然发火危险程度评价,并与陆地采煤面采空区煤炭自然发火进行了比较,确定了适合预防和治理海域煤炭自然发火的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 研究内容和创新点
• 2 北皂煤矿海域煤层氧化自燃模拟实验研究与分析
• 2.1 煤炭自燃预测预报标志气体
• 2.2 煤氧化过程热效应影响因素分析
• 2.3 北皂煤矿煤样升温氧化试验
• 2.4 本章小结
• 3 海域H2106两巷壁后煤体氧化规律测定与分析
• 3.1 红外探测机理
• 3.2 海域2106工作面基本概况
• 3.3 掘进期间温度变化规律测定与分析
• 3.4 本章小结
• 4 海域H2103综放工作面"三带"测定与规律分析
• 4.1 海域H2103综放工作面基本概况
• 4.2 采空区浮煤厚度分布
• 4.3 "三带"的划分标准
• 4.4 测点和测试管路的布置
• 4.5 原始数据的记录与整理
• 4.6 H2103面采空区煤炭自燃"三带"CO浓度变化规律测定与分析
• 4.7 H2103工作面瓦斯涌出量监测值与预测值对比分析
• 2H₆变化规律测定与分析'>4.8 H2103面采空区煤炭自燃"三带"C₂H₆变化规律测定与分析
• 2H₂变化规律测定与分析'>4.9 H2103面采空区煤炭自燃"三带"C₂H₂变化规律测定与分析
• 4.10 本章小结
• 5 采煤工作面煤炭自然发火危险程度评价
• 5.1 煤炭自然发火安全评价的方法
• 5.2 自然发火危险性评价模型的建立
• 5.3 北皂煤矿H2103综放面自然发火危险性评判
• 5.4 北皂煤矿陆地4402综放面自然发火危险性评判
• 5.5 本章小结
• 6 综放工作面煤层自燃与瓦斯防治关系的研究
• 6.1 采空区非均质流场风流移动规律
• 6.2 非均质采空区氧气耗散控制方程及其求解
• 6.3 采空区流场瓦斯与自燃耦合问题的数值模拟
• 6.4 采空区瓦斯与自燃耦合的一般规律
• 6.5 本章小结
• 7 北皂煤矿海域自然发火防治措施研究
• 7.1 煤炭自燃的防灭火技术研究现状
• 7.2 H2103综放工作面防治自然发火的原则与体系
• 7.3 H2103综放工作面停采前自燃预防
• 7.4 停采期间的防灭火方案设计
• 7.5 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果