發(fā)布時(shí)間：2020-10-17 06:56

　　 采空區(qū)漏風(fēng)是導(dǎo)致礦井火災(zāi)的重要原因之一。綜放開采一方面由于頂煤放出率受到多方面的限制,采空區(qū)遺煤量較大;另一方面,綜放工作面端頭一般少放煤甚至不放煤,導(dǎo)致頂板垮落不充分,開放空間大。因此,綜放工作面端頭容易形成漏風(fēng)通道,存在采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的潛在風(fēng)險(xiǎn)。本文綜合采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)等方法,以大南湖一礦為工程背景,開展了綜放工作面端頭充填堵漏風(fēng)技術(shù)方面的研究,主要研究成果如下:(1)分析了綜放工作面端頭漏風(fēng)機(jī)理。結(jié)合工作面通風(fēng)參數(shù)現(xiàn)場測定,采用FLUENT數(shù)值模擬軟件分析了綜放工作面采空區(qū)風(fēng)流場特征,證實(shí)了工作面端頭是采空區(qū)漏風(fēng)的主要通道之一,也是造成采空區(qū)氣體向工作面逸散的主要出口之一。風(fēng)流在進(jìn)風(fēng)巷與工作面的直角轉(zhuǎn)彎處風(fēng)速急劇減小,進(jìn)而形成一個(gè)壓力相對較低的區(qū)域,造成在壓差作用下工作面與采空區(qū)中一氧化碳、瓦斯等氣體向隅角聚集的現(xiàn)象。端頭充填后,漏風(fēng)情況得到改善并有效防止了采空區(qū)內(nèi)氣體向工作面的聚集。(2)開展了泡沫粉煤灰端頭充填材料的配比實(shí)驗(yàn)研究。通過單因素分析實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn),研究了泡沫粉煤灰充填材料各組分對充填材料力學(xué)性能的影響,得到如下結(jié)論:泡沫的摻入極大的減小了充填材料的單軸抗壓強(qiáng)度,充填材料摻入泡沫后具有較高的殘余強(qiáng)度及很強(qiáng)的延展性;隨著水泥摻量的增加,充填材料的峰值強(qiáng)度不斷增大,水泥性質(zhì)主導(dǎo)了充填材料的力學(xué)性能,充填材料試樣的7天、28天峰值強(qiáng)度變化不大,破壞后表現(xiàn)出較高的殘余強(qiáng)度及很強(qiáng)的延展性。基于現(xiàn)場堵漏風(fēng)對材料性能的需求,選擇了合適的粉煤灰充填材料配比。(3)設(shè)計(jì)了綜放工作面端頭充填系統(tǒng)。結(jié)合綜放工作面端頭充填的工程特點(diǎn),設(shè)計(jì)了包括物料存儲和混合、風(fēng)管發(fā)泡以及管路輸運(yùn)的井下移動式充填系統(tǒng)及充填準(zhǔn)備硐室內(nèi)的設(shè)備布置;結(jié)合泡沫粉煤灰充填材料的工作性能,設(shè)計(jì)了工作面端頭氣囊式充填模板及施工工藝。(4)制定了大南湖一礦1305綜放面端頭充填堵漏風(fēng)方案。結(jié)合1305綜放工作面端頭的充填需求,設(shè)計(jì)了井下充填系統(tǒng)的布設(shè)位置及工作面端頭氣囊式充填施工方法,確定了充填料漿的工作流速及充填管路直徑以及充填參數(shù),對相關(guān)充填設(shè)備進(jìn)行配套選型。設(shè)計(jì)了工作面氣體濃度監(jiān)測以及采空區(qū)氣體濃度監(jiān)測方案對充填堵漏風(fēng)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。粉煤灰是我國最大的單一固體廢棄物,其地面填埋處理嚴(yán)重污染環(huán)境。粉煤灰就地資源化返井利用,保護(hù)環(huán)境的同時(shí),為解決煤礦采空區(qū)煤炭自燃災(zāi)害提供了一種途徑,是煤炭資源綠色開采的一種重要舉措。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD752
【部分圖文】：

2 Study on Mechanism of Air Leakage at End of FullyMechanized Caving Face本章以大南湖一礦 1305 綜放工作面為例，針對綜放工作面漏風(fēng)導(dǎo)致采空區(qū)存在遺煤自然發(fā)火潛在隱患的實(shí)際情況，對工作面回采巷道通風(fēng)情況進(jìn)行實(shí)測，建立綜放工作面采空區(qū)二維模型，采用 Fluent 軟件開展數(shù)值模擬試驗(yàn)，模擬計(jì)算綜放工作面端頭流場分布及采空區(qū)流場分布，探究綜放工作面端頭漏風(fēng)機(jī)理。2.1 工作面地質(zhì)及生產(chǎn)技術(shù)條件(Overview of Mines and WorkingFaces）大南湖一礦地處新疆哈密，年產(chǎn) 300 萬噸，所產(chǎn)煤炭主要供附近國神集團(tuán)哈密大南湖電廠發(fā)電使用，大南湖電廠是新疆地區(qū)主要供電單位，也是我國“疆電外送”項(xiàng)目的主力電源之一，井田中心北距哈密市區(qū)約 84km，距南湖鄉(xiāng)約 45km，地處戈壁灘與大草灘交界，礦井地理位置如圖 2-1 所示。

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文進(jìn)尺 0.8m，日循環(huán) 4 個(gè)，月產(chǎn) 25 萬噸。1305 綜放工作面巷道布置如圖 2-2 所示。閉合后工作面端頭斷面呈不規(guī)則的三角形，尺寸約為高 5m，寬 3.2m，深 4m，工作面端頭如圖 2-3 所示。

8圖 2-3 工作面端頭示意圖Figure 2-3 Schematic diagram of face end運(yùn)巷位于 3 煤輔助運(yùn)輸大巷西側(cè)，主要用于工作面輔助輸、行人、工作面回風(fēng)。巷道設(shè)計(jì)全長 2495m﹙平距﹚凈寬 5.0m、凈高度 3.2m，凈斷面積 16.0m2，采用 C3000mm。（巷道的南幫布置有水溝，凈尺寸 300mm×300m，聯(lián)合錨索支護(hù)。運(yùn)巷位于 3 煤膠帶大巷西側(cè)，主要用于工作面煤炭運(yùn)輸巷道設(shè)計(jì)全長 2550m（平距），斷面形狀為矩形斷面，凈斷面積16.0m2。（巷道的南側(cè)幫布置有水溝，凈尺寸 300m+鋼筋梯聯(lián)合錨索支護(hù)。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2844453