收藏本站
《西安科技大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近距离煤层群开采煤层自燃预测研究

李庆军  
【摘要】: 煤炭是我国主要能源,占一次性能源消费量的70%以上,同时煤炭生产量及消费量也占世界第一位。但我国煤层自燃十分严重,对煤炭生产的安全威胁很大。近距离煤层群开采在煤炭企业中比较普遍,双鸭山矿区多个煤田都存在近距离煤层群开采现象。近距离煤层群开采过程中,邻近层之间产生大量相连通的裂隙,因而存在层间漏风,致使松散煤层中的渗流规律与单层开采有很大区别,煤层自燃危险区域的分布规律也更加复杂,自燃预测比较困难。现有自燃危险区域判定理论不能实现对其自燃危险区进行准确划分;数值模拟煤自燃全过程的计算量非常大,难以在生产实践中应用,目前还没有比较方便的近距离煤层群开采自燃预测的理论体系。 论文通过煤样自然发火实验,测定了煤在不同温度下的耗氧速度、CO产生率和二氧化碳产生率及氧化放热强度等参数,据此计算出煤在不同条件下自燃的下限氧浓度,极限浮煤厚度、上限漏风强度等参数,为自燃预测预报奠定了基础。 通过钻孔测定了煤层群开采采空区顶部冒落带的范围,确定了近距离煤层群开采采空区渗流区域,结合双鸭山矿区开采沉陷特征,分析得到采空区空隙率变化规律;进一步结合实验室研究,分析得到煤层群开采采空区不同深度的渗透系数的变化规律。建立了近距离煤层群开采采空区多组分气体的渗流、扩散、氧化反应等多场耦合的较完善的三维数学模型和物理模型。结合双鸭山矿业集团实际条件,运用该模型进行采空区传质数值模拟,得到采空区氧浓度场和渗流场的分布规律,结合采空区自燃危险区域判定理论,划分出近距离煤层群开采自燃危险区域,并实现了自燃危险期的预测。实践表明,该方法的预测结果可靠,精度可满足生产中的防灭火问题。 通过采空区深部开放式注二氧化碳时采空区流场及浓度场的数值模拟,得到不同位置和流量注二氧化碳时综放采空区自燃“三带”的分布范围,得出注二氧化碳流量、灌注口位置等与氧化升温带宽度的关系,进而提出了开放式注二氧化碳的优化技术参数,对指导开放式注惰气防灭火有一定意义。实践证明,运用注液态二氧化碳技术成功扑灭了近距离煤层群开采自燃火区,保障了安全生产,取得了巨大的经济社会效益。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD752.2

免费申请
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 邵昊;蒋曙光;吴征艳;张卫清;王凯;;采空区注二氧化碳防灭火的数值模拟研究[J];采矿与安全工程学报;2013年01期
2 王继仁;张勋;王钰博;邓存宝;张效春;;多层采空区流场多点调控反馈补偿整体平衡理论[J];煤炭学报;2014年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 冯磊;姚桥矿近距离易自燃煤层采空区自燃发火规律研究[D];安徽理工大学;2012年
2 王旭;南屯煤矿大面积采空区自燃隐患防治技术研究[D];西安科技大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙旭光,陈建平,郝多虎;塔里木盆地煤显微组分显微傅里叶红外光谱特征及意义[J];北京大学学报(自然科学版);2001年06期
2 文虎,徐精彩,葛岭梅,邓军;煤自燃性测试技术及数值分析[J];北京科技大学学报;2001年06期
3 张辛亥;席光;徐精彩;周金生;张健;;基于流场模拟的综放面自燃危险区域划分及预测[J];北京科技大学学报;2005年06期
4 许季军,张家发,徐曾和;对荷载作用下一维渗流规律的新认识[J];长江科学院院报;1999年02期
5 张英,蒋助生;应用TGA-FTIR测定煤显微组分的生烃动力学参数[J];沉积学报;1997年02期
6 陈亚平,徐礼华,吴斌,林蔚;储煤场煤垛温度预报的仿真模型与计算[J];东南大学学报;1997年02期
7 徐精彩,葛岭梅,贺敦良;煤炭低温自燃过程的研究[J];煤炭工程师;1989年05期
8 蒋时才,井清武弘,驹井武;煤层自然发火模拟试验和氮气灭火效果考察[J];煤炭工程师;1991年02期
9 陈立文;煤层自燃危险程度识别的研究[J];煤炭工程师;1992年05期
10 刘泽功;开采煤层顶板抽放瓦斯流场分析[J];矿业安全与环保;2000年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
2 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
3 王晓璐;黄大宇;;节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析[J];四川建筑科学研究;2010年04期
4 周传辉;吴银光;陈华良;;双层皮玻璃幕墙风口的确定[J];四川建筑科学研究;2011年02期
5 陈威;张爱国;刘倩;戴青;;含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
6 康家甦;;电站储煤场自燃现象分析与储煤系统优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年01期
7 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
8 金学玉;瓦斯“截流抽放”快速揭煤法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
9 郭玉森;林柏泉;林扬;;顶板防治与回采工作面裂隙场演化规律[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年02期
10 薛俊华;余国锋;;远距离卸压开采关键层位置效应初探[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 常宝华;熊伟;高树生;刘华勋;张静楠;;大尺度缝洞型油藏弹性开采特征实验研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 傅礼兵;姚约东;;基于指数式非达西渗流模型的解析解[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 唐明云;施安峰;贾江涛;吴斌;王晓宏;;考虑轻油组分的SAGD过程热采稠油数值研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 罗建新;张烈辉;赵玉龙;刘启国;;线性复合油气藏试井解释模型及典型曲线分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
5 杨锋;王新海;刘洪;;井钻遇溶洞油藏试井解释方法[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
6 刘华林;熊伟;高树生;;矩形五点井网稳定注采压力系统的建立[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
7 李道伦;杨景海;查文舒;;数值试井若干关键技术研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
8 邵九姑;许友生;;Forchheimer型非达西渗流系统的数值模拟[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
9 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
10 朱建明;王晓纯;张宏涛;;沿空掘巷下护巷窄煤柱稳定性分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁东升;近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D];河南理工大学;2010年
2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 沈海龙;船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈启文;双鸭山矿区煤的自燃特性及预防技术基础研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 王雪峰;煤活性基团与Ca~(2+)形成配合物的结构与表征[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 付文俊;矿井封闭火区救灾辅助决策系统研发[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 张大明;输煤巷道煤尘运移规律及治理技术研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
10 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张战锋;塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟[D];华中农业大学;2010年
2 鲁来祥;煤巷高冒区松散煤体自燃模拟分析及防治技术[D];河南理工大学;2010年
3 王海生;采空区风流分布数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年
4 王春霞;倾斜巷道中风流方向对瓦斯分布与瓦斯积聚的影响[D];河南理工大学;2010年
5 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
6 姚春雨;黄陵二号煤矿综采工作面采空区瓦斯流动规律数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年
7 贾晓亮;基于FLAC~(3D)的断层数值模拟及其应用[D];河南理工大学;2010年
8 刘炎昊;高煤级煤储层条件下的气体运移机理[D];河南理工大学;2010年
9 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
10 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王福生;岳志新;郭立稳;;煤炭自然发火标志气体的灰色关联分析[J];安全与环境学报;2006年S1期
2 陈亚平,徐礼华,吴斌,林蔚;储煤场煤垛温度预报的仿真模型与计算[J];东南大学学报;1997年02期
3 徐精彩,葛岭梅,贺敦良;煤炭低温自燃过程的研究[J];煤炭工程师;1989年05期
4 陈明河;;采空区漏风状况模拟及其分析[J];矿业安全与环保;2009年01期
5 齐庆杰,黄伯轩;用计算机模拟法判断采空区自然发火位置[J];煤炭工程师;1997年05期
6 顾铁凤;;采场飓风冲击灾害分析[J];辽宁工程技术大学学报;2007年01期
7 王国旗;邓军;张辛亥;肖旸;孙久政;;综放采空区二氧化碳防灭火参数确定[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年02期
8 鲜学福,王宏图,姜德义,刘保县;我国煤矿矿井防灭火技术研究综述[J];中国工程科学;2001年12期
9 管维生,张显峰,李玉民,王玉怀,张建伟;热电偶测温技术在矿井防灭火中的应用[J];华北科技学院学报;2005年03期
10 冯小平;采空区高温点位置确定的计算机模拟分析[J];淮南矿业学院学报;1995年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏福鹏;环境因素对火区气体运移的作用规律及致灾机理研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
2 何启林;煤低温氧化性与自燃过程的实验及模拟的研究[D];中国矿业大学;2004年
3 李宗翔;高瓦斯易自燃采空区瓦斯与自燃耦合研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
4 林海飞;综放开采覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及工程应用[D];西安科技大学;2009年
5 陆秋琴;地下煤矿瓦斯运移数值模拟及积聚危险性评价研究[D];西安建筑科技大学;2010年
6 车强;采空区气体三维多场耦合规律研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
7 刘洪永;远程采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动气固耦合动力学模型及其应用研究[D];中国矿业大学;2010年
8 师本强;陕北浅埋煤层矿区保水开采影响因素研究[D];西安科技大学;2012年
9 张嬿妮;煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D];西安科技大学;2012年
10 翟小伟;煤氧化过程CO产生机理及安全指标研究[D];西安科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 叶敏;未压实采空区沿空掘巷防灭火技术研究[D];安徽理工大学;2006年
2 田小龙;近距离煤层群自燃火灾防治技术的研究与应用[D];太原理工大学;2006年
3 聂鸿元;综合防灭火技术在高瓦斯矿井近距离煤层火灾中的研究应用[D];太原理工大学;2007年
4 李士戎;二氧化碳抑制煤炭氧化自燃性能的实验研究[D];西安科技大学;2008年
5 娄金福;顶板瓦斯高抽巷采动变形机理及优化布置研究[D];中国矿业大学;2008年
6 贾松磊;白皎矿近距离煤层群开采煤层自燃火灾防治技术研究[D];西安科技大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 裴晓东;;采空区瓦斯与煤自燃共生灾害的实测分析与研究[J];煤炭技术;2014年09期
2 鲁义;殷召元;马东;陈东春;周伟;;沿空掘巷工作面停采期煤自燃防治技术[J];煤炭科学技术;2015年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 余陶;采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D];中国科学技术大学;2014年
2 汪月伟;近距离煤层同采采空区自然发火防治技术研究[D];中国矿业大学(北京);2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李鹏;高瓦斯矿井煤自然发火规律与防治技术研究[D];西安科技大学;2014年
2 尹晓雷;高抽巷抽采条件下综采面采空区煤炭自燃防治技术研究[D];安徽理工大学;2015年
3 张超;高瓦斯易自燃煤层采空区CO_2防灭火技术研究[D];太原理工大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李宗翔,吴志君,王振祥;采空区遗煤自燃升温过程的数值模型及其应用[J];安全与环境学报;2004年06期
2 李荣西,金奎励;煤成烃生成及排驱加水热模拟实验[J];沉积学报;1998年01期
3 赵长毅,程克明,王飞宇;吐哈盆地煤成烃主要贡献组分剖析[J];沉积学报;1997年02期
4 陈建平,黄第藩,李晋超,秦勇;吐哈盆地侏罗纪煤系油气主力源岩探讨[J];地质学报;1999年02期
5 徐精彩,葛岭梅,贺敦良;煤炭低温自燃过程的研究[J];煤炭工程师;1989年05期
6 陈立文;煤层自燃危险程度识别的研究[J];煤炭工程师;1992年05期
7 胡千庭,蒋时才,苏文叔;我国煤矿瓦斯灾害防治对策[J];矿业安全与环保;2000年01期
8 郭嗣琮,韦涌清;采空区自然发火位置判断的模糊数学方法初探[J];阜新矿业学院学报;1987年03期
9 齐庆杰,冯圣洪,白福臣,黄伯轩;采场三维稳定渗流和瓦斯分布的数学模型及有限元解法[J];阜新矿业学院学报(自然科学版);1990年03期
10 白润才,张普利,刘景凡;露天矿边坡稳定性预测的人工神经网络模型[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尹中山;;川南煤田古叙矿区煤层气勘探选层的探讨[J];中国煤炭地质;2009年02期
2 范晓刚;;近距离突出煤层区域验证方法探讨[J];煤炭工程;2012年10期
3 汪长明;;具有突出危险性煤层群煤气共采技术[J];洁净煤技术;2013年01期
4 张宏伟;韩军;海立鑫;李明;乔鸿波;;近距煤层群上行开采技术研究[J];采矿与安全工程学报;2013年01期
5 薛峰;;近距离煤层群上行开采可行性研究[J];煤矿现代化;2013年01期
6 陈新胜;急倾斜煤层群上行顺序开采[J];煤矿设计;1993年03期
7 武海文;;火烧区水体下煤层群安全开采实践[J];内蒙古煤炭经济;2014年03期
8 王辉跃;;突出煤层群底板岩石抽放巷道布置研究[J];煤矿安全;2014年08期
9 翟路锁,王明立,高成春;建筑物下煤层群房柱式开采的影响因素[J];煤矿开采;2003年03期
10 王术龙;马进功;;二次扰动下煤层群上行开采可行性分析[J];山西煤炭;2011年12期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 汪理全;;煤层群上行开采技术及应用[A];21世纪高效集约化矿井学术研讨会论文集[C];2001年
2 余耀峰;张仲春;杨洪滨;;近距离煤层群上行开采的研究与应用[A];矿山建设工程新进展——2007全国矿山建设学术会议文集[C];2007年
3 翟成;卫修君;林柏泉;;近距离煤层群采动裂隙场演化规律数值模拟研究[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文(部分)[C];2009年
4 苏朝晖;;潘二矿煤层群开采的层位控制方法[A];2010年度淮南矿业集团煤炭学会学术交流会论文汇编(一)·地质专业[C];2010年
5 李伟;陈家祥;吴建国;;松软、低渗透煤层综合抽采技术[A];全国煤矿井下安全避险及瓦斯治理技术理论与实践[C];2011年
6 黄祥宽;;急倾斜薄煤层群矿井瓦斯地质的特殊性研究[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年
7 杨科;袁亮;刘钦节;廖斌琛;孙力;涂辉;;深部近距离煤层群卸压开采高应力演化煤柱效应研究[A];煤矿冲击地压防治的创新与实践——全国防治煤矿冲击地压高端论坛论文汇编[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 本报记者 裴支前;让科技成为煤矿高效安全开采的“金钥匙”[N];江淮时报;2007年
2 本报记者 牟秀源 通讯员 李帮学 彭磊;孤岛夺煤 川南罕见[N];中国煤炭报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 徐宏杰;贵州省薄—中厚煤层群煤层气开发地质理论与技术[D];中国矿业大学;2012年
2 季文博;近距离煤层群采动煤岩渗透特性演化规律与实测方法研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
3 姜在炳;煤层3D动态建模技术及应用研究[D];煤炭科学研究总院;2008年
4 翟成;近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D];中国矿业大学;2008年
5 杨兆彪;多煤层叠置条件下的煤层气成藏作用[D];中国矿业大学;2011年
6 李庆军;近距离煤层群开采煤层自燃预测研究[D];西安科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 章照明;火成岩侵入煤层瓦斯涌出规律研究[D];安徽理工大学;2008年
2 陈敬轶;成庄煤矿瓦斯地质图编制与煤层气资源量评价[D];河南理工大学;2007年
3 陈彦军;复杂围岩条件极近距离薄煤层群开采相关技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 任硕;超临界CO_2在低渗透煤层渗流规律研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
5 陈绍祥;极近距离下位煤层采准巷道优化布置及支护研究[D];内蒙古科技大学;2015年
6 吴敏;新安煤矿深部构造煤采动区煤层气开发方案对比研究[D];中国地质大学;2013年
7 乔大良;近水平多煤层开拓模式的优化研究[D];内蒙古科技大学;2010年
8 丁红;多分层煤层井下水力压裂裂缝起裂规律研究[D];重庆大学;2014年
9 黄飞;薄及中厚近距离煤层群垮落法上行开采研究[D];安徽理工大学;2013年
10 李岗;黑龙矿煤层瓦斯分布规律及瓦斯预测的研究[D];内蒙古科技大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026