古城矿综采放顶煤采空区自然发火机理及早期预报技术研究

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1、硕士学位论文古城矿综采放顶煤采空区自然发火机理及早期预报技术研究培养单位：安全与环境工程学院专业名称：安全科学与工程作者姓名：李楠指导教师：谢中朋副教授二〇一八年六月TheSpontaneousCombustionMechanismandEarlyPredictionTechniqueResearchfortheGoafofFullyMechanizedTopCoalCavinginGuchengCoalMineCandidate：LiNanSupervisor：Prof.XieZhongpengCapitalUniversityofE

2、conomicsandBusiness,Beijing,China摘要我国煤矿所开采煤层有75%属于容易自燃和自燃煤层,煤层自燃火灾给矿井带来巨大损失，甚至造成大量人员伤亡。因此针对自然发火的机理和特点，必须树立广义防灭火理念，构筑预测、预防、预报和火灾应急处理四位一体的预防体系。本次研究主要是针对山东省东山矿业有限责任公司古城煤矿的综采放顶煤自然发火规律及其预测预报技术进行了分析和研究，得出以下主要结论:（1）对采集的煤样进行自燃倾向性鉴定，鉴定结果为2108工作面煤样的吸氧量为30.78cm/g，属于I类自燃危险性，容易自然发火。（

3、2）根据氧化升温实验结果，古城矿3＃煤层可以选用CO作为自然发火指标气体，在高温可以辅以C2H4作为参考，一般出现C2H4时表明温度已达到燃点。（3）根据氧化升温实验结果，按照氧的绝热氧化模型计算出2108工作面最短自然发火期为36天。（4）将光纤光栅温度观测技术引入到煤矿井下的采空区温度观测中。根据采空区温度及气体浓度观测结果，划分出2108工作面采空区可能自燃带范围：进风侧深度大概45～130m；工作面深度中部在45～190m左右；回风侧深度在30～100m之间。（5）通过对综放采空区自然发火与地应力分布关系分析研究，得出综放采空区

4、是否自燃与工作面的推进速度有直接关系。通过采空区气体和温度观测结果表明，工作面按照目前的生产条件（推进速度平均每天3m）和防火措施进行生产，采空区不会出现自然着火。研究成果为古城煤矿3＃煤层工作面安全生产提供了科学保障，使古城煤矿防治煤层自然发火技术更有针对性和有效性，为古城煤矿的安全生产起到了技术保障作用。关键词：采空区；自然发火；自燃“三带”；数值模拟IAbstract75%coalseamsinworkingseamsincoalminesinourcountrybelongtocombustibleseamsandspontan

5、eouscombustionseams.Thespontaneouscombustionfiresofcoalseamsbringaboutgreatlossestocoalminesandevenresultinseriouscasualties.So,infaceofthemechanismandcharacteristicsofautogenousignition,coalminesmustsetupthegeneralconceptoffirepreventionandbuildprediction,prevention,for

6、ecastingandfireemergencyhandlingfourintegratedpreventionsystem.TheresearchaimsatthespontaneouscombustionruleoffullymechanizedcavingcoalfaceinGuchengCoalMine,DongshanMiningResponsibilityLimitedCompany,ShandongProvinceandstudiesthepreventionandcontroltechnique.Themainconcl

7、usionsareasfollows.(1)Thenaturaltendencyofcoalsamplescollectedtypeidentificationwasmade.The3appraisalresultofcoalsamplesof2018workingfaceforinhaledoxygenis0.78cm/g,whichbelongstothekindofspontaneouscombustionandeasilyspontaneouscombustion.(2)Accordingtotheresultofcoaloxi

8、dationtemperatureexperiment,thecoalseamsinNumber3WellinGuchengCoalMinecanchoosecarbonmonoxideasspontane