基于瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力效应研究

全日制硕士学位论文基于瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力效应研究StudyonOxygenSuppliedPowerofCoalCombustionBasedonGasDrainage申请人姓名：赵志军指导教师：余明高学位类别：工学硕士专业名称：矿业工程（安全技术工程）研究方向：火灾防治技术与理论河南理工大学安全科学与工程学院河南理工大学安全科学与工程学院河南理工大学安全科学与工程学院河南理工大学安全科学与工程学院二二二二○○○○一二年六月一二年六月一二年六月一二年六月河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学学位论文原创性声明学位论文原创性声明学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：基于瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力效应研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名::::年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TTTTD712D712D712D712密级：公开UDCUDCUDCUDC：620620620620单位代码：10460104601046010460基于瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力效应研究StudyonOxygenSuppliedPowerofCoalCombustionBasedonGasDrainage申请人姓名赵志军申请学位工学硕士学科专业矿业工程（安全技术及工程）研究方向火灾防治理论与技术导师余明高职称教授提交日期2012.42012.42012.42012.4答辩日期2012.62012.62012.62012.6河南理工大学致致致致谢谢谢谢本论文是在导师余明高教授的悉心指导下完成的。我要向他表达我最诚挚的谢意，感谢他给予我的无私指导和帮助。入学以来，无论在学习上还是在生活中，他都给予了我悉心的指导和无尽的关爱。两年多来，我所克服的每一个困难，所取得的每一项成绩，无不凝聚着他的心血。在生活中他给予我亲人般的关怀；在学习上他严谨治学、求真务实的工作态度是我一生学习的楷模。在他的指导和影响下，我在科研能力和为人处事方面提高了很多。在此，谨以无比感激的心情，向他致以由衷的感谢和无比的敬意！在此特别感谢褚廷湘老师对论文的全面指导及帮助。感谢于水军教授、路长副教授在近三年研究生学习中给予的帮助和指导，感谢贾海林老师，潘荣锟老师，郑立刚老师，在实验过程中给予的帮助与指导。马鸿雁老师，李振峰师兄，以及周世轩、贾博宇、王天正、刘欣华和任鹏同学在文章的撰写过程中提出的很多意见和建议，在此表示深深地感谢。同时也感谢学校，安全学院给我们提供了舒适的学习、生活环境！感谢父母多年来对我的鼓励和支持。能够让我在研究生期间认真地完成了所有学习任务！感谢本文所引用参考文献的所有作者们。本研究以“义马耿村矿单一厚煤层瓦斯抽采与煤自燃的耦合关系及漏风控制及技术研究”为依托，得到了“硕士论文创新基金重点资助”的资助，在此表示感谢！感谢各位专家、教授在百忙之中评阅本文，对论文中的不足之处提出批评、建议；最后感谢参加我论文答辩的各位评委。I摘要摘要摘要摘要矿井瓦斯和煤层自燃是严重威胁煤矿井下安全生产的两大主要灾害。特别对于高瓦斯易自燃矿井，往往在解决瓦斯的同时，由于瓦斯抽采，造成采空区漏风加剧，引发采空区破裂遗煤自燃；同时由于采空区浮煤的自燃，在采空区局部形成了“内生火风压”，进而加剧了采空区浮煤自燃的供氧动力。另一方面，由于煤自燃又成为瓦斯燃烧和爆炸的引火源，严重地影响瓦斯的安全抽采。本文将以耿村矿U+Ⅰ型瓦斯抽采系统为研究对象，首先从理论上对采空区上覆煤岩裂隙发育规律及其影响空间区域进行分析；通过对漏风通道的形成模式、机理的研究，分析抽采负压对采空区三维空间流场的分布影响及内生火风压对采空区浮煤自燃的供氧动力影响，并利用SF6实测采空区漏风量及漏风通道分布形态，定量分析采空区漏风量。为了进一步了解在立体瓦斯抽采系统下对采空区风流运移情况的影响，利用计算机模拟手段，模拟在高抽巷抽采条件下采空区立体风流场，并且根据采空区易于自然发火漏风极限空间分布特征，来优化不易引起浮煤自然发火的卸压瓦斯抽采技术参数。同时，建立抽采负压及内生火风压对漏风影响数学模型，并分析瓦斯抽采条件下采空区浮煤自燃漏风动力效应，最后确立瓦斯抽采对浮煤自燃供氧动力体系。本文的研究成果将对高瓦斯易自燃煤层在同时解决两大灾害问题方面提供科学依据，实现矿井的安全高效生产。关键字：瓦斯抽采；自燃；裂隙；漏风；示踪气体IIIIIAbstractAbstractAbstractAbstractMinegasandcoalseamspontaneouscombustionisaseriousthreattocoalminesafetyproductionofthetwomajordisaster.Especiallyforhighgasandspontaneouscombustionofmine,thegasextractionatthesametimeinsolvinggas,causetheairleakageintensifiedandtheruptureofresidualcoalspontaneouscombustioningob;atthesametimeasthegoaffloatcoalspontaneouscombustion,andformthe“endogenousfireheatingairpressure”inthelocalingoaf,furtherexacerbatedthefloatcoalspontaneouscombustionoxygensupplypoweringob.Ontheotherhand,asaresultofcoalspontaneouscombustionandgascombustionandexplosionasignitionsource,seriouslyaffectthesafetyofgasdrainage.ThisarticletaketheGengVillagemineU+Ⅰgasextractionsystemastheresearchobject,firstanalysisthegoafoverlyingcoalandrockfissureslawanditsimpactspaceregionontheory;throughtheresearchofairleakagechannelformationmode,themechanism,analysisthedistributioneffectsofdrainagenegativepressuretothree-dimensionalflowfieldingobandthespontaneouscombustionofoxygeneffectsoftheinnerfireairpressuretothefloatingcoal,andtheusetheSF6measuredgoafofairleakageamountandairleakagechanneldistributionpatterns,quantitativeanalysistheairleakageamountofthegoaf.TofurtherunderstandtheeffectsofstereoscopicgasdrainagesystemtoShunttransportsituationinthegoafusethecomputersimulationtoolstosimulatethree-dimensionalflowfieldofgoafdrainageconditionsofhighpumpingLane,andaccordingtothespontaneouscombustionairleakagelimitthespatialdistributioncharacteristicstooptimizethereliefgasextractionparametersareunlikelytocausethefloatingcoalspontaneouscombustiontechnologyparameters.Atthesametime,establishthemathematicalmodelofnegativepressuredrainageandendogenousfireheatingairpressuretoairleakageinfluence,andanalyzesthegobfloatingcoalspontaneouscombustionairleakagepowereffectsontheconditionofgasextraction,andfinallyestablishgasextractiontofloatingcoalspontaneouscombustionoxygenpowersystem.Theresultofthispaperprovidescientificbasisofsolvingthetwodisasterstohighgasandspontaneouscombustioncoalseam.TheminesafetyandhighefficiencyIVproduction.KeywordsKeywordsKeywordsKeywords::::gasdrainage;spontaneouscombustion;fracture;airleakage;tracergasV目录摘要....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................IIII目录................................................................................................................................................................