新疆风蚀地貌区浅埋厚煤层开采采空区漏风规律及防治技术研究

作     者：井源鑫 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄艳利

授予年度：2022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：新疆浅埋厚煤层 裂隙发育 漏风规律 自燃“三带” 漏风防治技术 

摘      要：新疆资源蕴藏丰富,煤炭资源约占全国总量的40%,是我国煤炭资源最丰富的地区之一。地表长期受风流侵蚀,形成风蚀地貌。对于新疆煤炭而言,煤层埋深较浅、厚度较大,因此煤炭开采所形成的覆岩裂隙极易向上发育贯通地表,导致地表风源汇入采空区,扰乱工作面正常通风,引起采空区内遗煤自燃,对安全生产造成严重影响。针对以上问题,本文以新疆榆树岭煤矿110501工作面为工程背景,建立浅埋厚煤层物理相似模拟模型,研究新疆浅埋厚煤层开采过程中覆岩裂隙发育及分布规律;实测110501工作面漏风量,分析采空区自燃“三带范围,给出地表漏风裂隙范围;建立采空区导气通道三维数值模型,分析采空区漏风流速与漏风影响下压力分布,提出最佳封堵技术参数;设计现场封堵方案并进行封堵后效果评价。主要研究成果如下:（1）以新疆榆树岭煤矿110501工作面为工程背景,建立了浅埋厚煤层物理相似模拟模型,分析了新疆浅埋厚煤层开采过程中上覆岩层变形破断特征及所对应的裂隙发育高度,研究了新疆榆树岭煤矿110501工作面浅埋厚煤层开采条件下从工作面至地表覆岩裂隙展布特征,确定地表裂隙平均间距约为15m。（2）通过现场实测,分析了110501工作面开采过程中进、回风巷风量,给出了110501工作面平均漏风强度;分析了工作面采空区束管数据,得出了采空区自燃“三带范围;通过现场示踪气体监测实验,得出了工作面后方采空区漏风范围,即存在漏风现象的地表裂隙主要分布在工作面后方150m内。（3）根据漏风强度与漏风裂隙范围,建立了浅埋厚煤层采空区导气通道三维数值模型,通过数值模拟得出了采空区漏风流速与漏风影响下压力分布;分析了不同导气裂隙内多孔介质粘滞阻力及不同封堵距离作用下采空区漏风流速、采空区自燃“三带分布范围,给出了导气裂隙封堵最佳粘滞阻力为1×10～7（1/m）,最佳封堵距离为滞后工作面50～130m范围内。（4）以新疆榆树岭煤矿110501工作面为例,设计了地表导气裂隙封堵工艺方案,并采用示踪气体对封堵效果进行了评价;设计工作面采空区注浆、注氮预防遗煤自燃防治工艺方案与工作面不同推进阶段下采空区火灾防治技术及工艺方案。该论文有图41幅,表8个,参考文献108篇。