营盘壕综采面沿空侧漏风特性与煤自燃预控方法研究

作     者：郭睿智 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马砺;王振平

授予年度：2019年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：沿空侧 煤自燃 耗氧速率 数值模拟 漏风 

摘      要：煤层开采的布局方式特别是留设窄煤柱的巷道布置方式容易造成沿空侧漏风,增大煤自燃的危险性。为研究营盘壕综采面沿空侧漏风特性与沿空侧相邻采空区的煤自燃特征,本文以营盘壕煤矿2202综采面沿空掘巷及回采过程中沿空侧漏风特性为研究对象,采用沿空侧现场观测、数值模拟和实验测试等研究方法,研究营盘壕2202综采面沿空侧漏风特性,并建立沿空侧相邻采空区煤自燃防控体系。通过营盘壕煤矿2201工作面煤样在不同粒度下程序升温实验及二次氧化实验,确定了煤样的临界温度和干裂温度,优选CO气体为主要煤自燃预报性指标气体,C2H4气体为辅助煤自燃预报性指标气体。对比了煤样两次氧化过程中的耗氧速率,实验结果表明:在90 ℃之前,,煤样二次氧化的氧化性较煤样一次氧化有所增高;在90℃之后,煤样二次氧化的氧化性较煤样一次氧化有所降低。采用施工钻孔对沿空侧采空区气体监测的方法,确定了相邻采空区漏风及煤自燃规律。结果表明:在沿空巷道掘进过程中,由于采用局部通风的通风方式,在靠掘进头处的煤柱钻孔内的氧浓度高于其他钻孔,测得相邻采空区靠煤柱一侧的氧气体积分数大致为14.6%。采用数值模拟研究掌握了在沿空掘巷及回采期间营盘壕煤矿2202工作面采空区、相邻2201工作面采空区及遗留煤柱的漏风规律和氧浓度分布规律。同时,通过速度渗流场和氧气浓度场的叠加,确定了2202综采面沿空掘巷、正常回采、工作面推进到停采线期间相邻采空区容易发生煤自燃的危险区域。建立了2202综采面沿空掘巷、正常回采、临时停采、撤架期间的相邻采空区防灭火技术体系。采用半断面巷道喷浆、长期向相邻采空区注氮、危险区域实施注凝胶/高分子胶体的方案来预控巷道及相邻采空区煤自燃。建立了危险区域的监测与预警系统,实现了沿空侧采空区漏风的监测预警。论文对矿井沿空侧煤自燃的研究有一定的参考意义。