文摘

为了揭示的进化规律的一氧化碳气体放电开采特厚煤层的大同矿区的数值模拟和现场监测试验,8202工作面和侗煤矿8309工作面被选为测试网站。结果表明,一氧化碳气体的渗流 后的# 1断裂# 3关键层在远场减免8202工作面一氧化碳气体的渗流 # 2骨折,一氧化碳气体的渗流 在# 3骨折,一氧化碳气体的渗流 # 4骨折,一氧化碳气体的渗流 # 5的骨折。的初始屈服# 3关键层在远场发生和采空区坍塌,# 3 - 5煤层工作面时进步到180米,和# 3关键层拱形式。除此之外,一个淋浴的形状是由一氧化碳气体的渗流,并在工作面达到最大流量 。当8309工作面进步从521.2米到556.4米,在工作面空气压力逐渐升高,达到最大值大小,然后开始下降;工作面进步到556.4时,在工作面空气压力达到91.35 kPa的最大大小。一氧化碳的气体放电灾难大同矿区开采特厚煤层的有效控制的动态平衡多点控制技术。研究结果可视为一个重要理论依据的一氧化碳排放灾难预防和治疗开采特厚煤层的大同矿区。

1。介绍

煤炭资源的一种经济和社会发展的基本能源,煤炭工业的可持续发展是经济和社会发展密切相关,在中国能源安全(1]。除此之外,公司(一氧化碳)是公认的最重要标志气体检测煤自燃的早期阶段(2]。然而,公司溢出发生在大量的在煤矿现场实践,特别是在开采厚煤层(3,4]。与此同时,公司是一种有毒、有害气体,构成严重威胁矿工的安全与健康5]。在工作面CO的浓度不能超过0.0024%,也就是要求在中国“煤矿安全监管”(6,7]。例如,一氧化碳气体放电童心灾难发生在山西煤矿,这大大影响了矿业生产安全(8,9]。因此,研究具有重要意义的进化规律的一氧化碳气体放电开采特厚煤层,为保证安全在大同矿区采矿。

国内外学者进行了大量的研究进化的一氧化碳气体放电法开采煤层。翟et al。10]分析了工作面CO气体的来源和影响因素,建立了CO气体含量的定量计算模型,基于机制产生的CO气体从煤氧化过程。贾et al。11]提出了观点,一氧化碳的来源是由原始的和次要的一氧化碳通过理论分析结合煤矿防火理论,煤地质学理论,天然气地质理论,煤化学理论。Yu et al。12]分析了裂缝的屋顶坍塌区在石炭纪煤层煤柱的应力影响规律在侏罗纪煤层采空区和强大压力的机制获得显示的影响下开采煤柱的双系统。陈等人。13]分析了上覆岩层运动规律和失败造成的双段煤层开采利用关键层理论,物理检测和数值仿真技术。唐et al。14)研究微震事件的时空演化特征的影响下的复杂采空区上侏罗纪煤层组和获得地层运动的关系和岩石压力的影响下双系列煤层。孟(15)确定裂纹连接在上面的表土地层双系统在大同矿区煤层开采,根据放电灾难采空区积水和有害气体,造成上述发达国家和覆岩中连接的裂缝multiseams各煤层开采后。Zhang et al。16)建立了一个动态负荷计算方法unextracted区域,煤柱区域,上部煤层的崩溃和采矿区域和研究上覆地层的动态变形和压力的行为,根据多个煤层的开采条件和深覆岩在大同矿区大型面板。Yu et al。17]分析了影响采空区的坚硬顶板断裂的过程,断块的轴向力之间的关系和屈服的破碎的膨胀系数在采空区煤岩,为了处理异常气体排放问题在周期性的权重,基于“O-X "型破坏的屋顶。

目前,国内外许多学者研究了气体放电的进化规律的一氧化碳在开采煤层的厚度小于8米(18- - - - - -20.]。# 3 - 5煤层的开采厚度平均在大同矿区是15米;因此,工作面很容易与废弃采空区上方,CO气体积累的采动裂隙过重的负担,导致一氧化碳的气体放电的灾难。然而,进化的一氧化碳气体放电法开采特厚煤层的大同矿区不系统和深入研究21- - - - - -23]。基于采矿和地质条件的8202工作面和侗煤矿8309工作面在山西省,一氧化碳的气体放电的进化规律的特厚煤层开采研究了大同矿区,通过数值模拟和现场监测试验。研究结果可以被视为一个重要依据一氧化碳排放灾难的预防和治疗在开采特厚煤层。

2。数值计算模拟的气体放电的一氧化碳

2.1。数值计算模型

CO气体放电的数值计算模型是建立在模拟软件,如图所示1。特厚煤层是煤层的厚度大于8米。有三个关键层上覆岩层的8202工作面,也就是说,# 1关键层在近场(下部),# 2关键层(近场中上部),和# 3关键层(整体参与近场)。关键层指的是地层控制整个或部分上覆岩层运动从上覆岩层表面。此外,# 14煤层的厚度是4米,# 3 - 5煤层的厚度是15米,# 14煤层之间的距离和# 3 - 5煤层是160米。

数值计算模拟,# 14煤层开采,紧随其后的是# 3 - 5煤层,挖掘步骤是15米。气体压力在# 14煤层采空区设置为0.1 MPa,和气体压力# 3 - 5煤层采空区是设置为负。的物理参数,得到了岩体岩石力学实验,如表所示1。

2.2。数值计算结果

直接顶的初始屈服发生时,当8202年# 3 - 5煤层工作面进步到45米,顶部和横向骨折快速开发的底部# 1关键层在近场。顶部的孔隙压力# 3关键层的远场达到最大值0.1 MPa的压力并不是转移到# 3的底部在远场关键层,如图2。

在采空区有害气体来自左煤炭自燃(24,25]。和有害气体的排放由负压通风控制。从流量的角度分布,CO气体流量两端地板的煤层达到最大震级0.0293米³/ s,因为两端# 14煤层采空区的最大的裂缝发展深度和裂缝开度,位于1 m以下楼两端。此外,1米外的流量低于煤层的地板迅速下降 ,在大小变化很大。同时,很明显,渗漏现象发生在一些主要关节的预制# 3关键层在远场和渗流 ,极低的渗流量。此外,屋顶的最大渗流的# 3 - 5煤层 ,位于7 m直接屋顶,主要来自于极低渗流产生的部分主要骨折,如图3。

的初始屈服# 1关键层在近场发生和采空区坍塌,# 3 - 5煤层工作面时进步到105米。# 1关键层之间的距离和# 2关键层在近场只有6米。上覆岩层变形和运动引起的# 1关键层的破# 2关键层上产生重大影响,导致明显的纵向和横向骨折2关键层。上面的最大孔隙压力远场的关键层是0.1 MPa,如图4。

从流量的角度分布,骨折的上覆岩层在# 1关键层在近场进一步发展,尤其是主关键层在远场的骨折;因此,CO气体渗透穿过主要骨折# 3关键层与小流量和进入工作面主要渗流通道。# 3关键层的渗流在远场的增加 ,和工作面达到的最大流量 ,这就增加了近一万倍,如图5。

的初始屈服# 2关键层在近场发生和采空区坍塌,# 3 - 5煤层工作面时进步到120米。拉伸断裂发生在# 3关键层的下部在远场和# 3关键层的上部采空区的中心位置。然而,# 3关键层上面的裂缝发展的很低,因为# 3关键层是完整的,其变形和运动很小。与此同时,最大孔隙压力的顶部# 3关键层几乎是恒定的,如图6。

从流程的角度分布,# 3的断裂开关键层在远场继续增加,休息后的# 2关键层在近场。具体来说,CO气体的渗流 在# 1断裂,CO气体的渗流 # 2骨折,CO气体的渗流 在# 3骨折,CO气体的渗流 # 4骨折,CO气体的渗流 # 5的骨折。除此之外,一个淋浴的形状是由CO气体的渗流和工作面达到最大流量 ,如图7。

的初始屈服# 3关键层在远场发生和采空区坍塌,# 3 - 5煤层工作面时进步到180米,和# 3关键层拱形式。# 3关键层的上部地层在远场的压缩,和地层错位出现在拉伸断裂,位于两个固体的地层。随着面板的持续推进,定期覆岩断裂,断裂表面和煤层形成一定的角度,称为断裂表面。此外,形成拉伸断裂是关键CO气体的渗流通道,# 3流入骨折的关键层在远场和进入工作面,通过底层的上覆岩层的断裂表面。顶部的最大孔隙压力# 3关键层的远场几乎是恒定的,如图8。

从流程的角度分布,当打破# 3关键层的远场时,CO气体的渗流 在# 1断裂,CO气体的渗流 # 2骨折,CO气体的渗流 在# 3骨折,CO气体的渗流 # 4骨折,CO气体的渗流 # 5的骨折。除此之外,一个淋浴的形状是由CO气体的渗流和工作面达到最大流量 ,如图9。

3所示。现场监测试验的一氧化碳气体放电

3.1。空气压力的现场监测

石炭系# 3 - 5煤层开采的工作面侗煤矿,并采用机械化放顶煤开采技术。为了验证采空区气体是否有泄漏,现场监测空气压力在8309工作面进行。八个气压观察点在工作面设计和安排。气压观测使用的仪器包括空盒子指标、中速风米,干、湿式温度计,和通风多参数探测器,如图10。

每个测点的观测时间是15分钟,实地观察是在每天同一时间,确保观测间隔24小时,和总观察周期是10天。观察结果如表所示2。

在观察期间,观察点基本上是类似的空气压力;因此,数据测点# 4和# 5的测点选择。当工作面推进从521.2米到556.4米,工作面中的空气压力逐渐升高,达到最大值,然后开始下降;工作面进步到556.4时,在工作面空气压力达到最大值91.35 kPa。当工作面推进从521.2米到546.8米,工作面之间的气压的差异和地面表面逐渐减少,气压的差异逐渐增加从546.8米到556.4米,和气压的差异减少从556.4米到570.8米。

3.2。动态平衡多点控制技术

采用负压通风工作面,导致上覆采空区的CO气体泄漏到工作面,导致CO气体浓度和工作面有害气体被蹂躏。因此,动态平衡多点控制技术提出了解决实践问题。三个压力均衡调节阀门构造吸入呼吸道。第一个调节阀是大约30米远的道路入口,和三个当地球迷依次安装在吸入呼吸道。每个粉丝都有两个阶段,吸入空气的体积大约是1000米³/分钟,三个球迷开始在同一时间,和供应空气量达到2300米³/分钟。逐步调整吸入气道,气道回到调整内外压差和空气体积阻尼,CO排放控制的目的是有效地实现。

4所示。结论

(1)的初始屈服# 2关键层在近场发生在8202年# 3 - 5煤层工作面进步到120米。CO气体的渗流 # 1断裂的表土,CO气体的渗流 # 2骨折,CO气体的渗流 在# 3骨折,CO气体的渗流 # 4骨折,CO气体的渗流 # 5的骨折。此外,在8202工作面达到最大流量 (2)的初始屈服# 3关键层在远场发生在工作面进步到180米。CO气体的渗流 在# 1断裂,CO气体的渗流 # 2骨折,CO气体的渗流 在# 3骨折,CO气体的渗流 # 4骨折,CO气体的渗流 # 5的骨折。除此之外,一个淋浴的形状是由CO气体的渗流和工作面达到最大流量 (3)当工作面推进从521.2米到556.4米,在工作面空气压力逐渐升高,达到最大值,然后开始下降;工作面进步到556.4时,在工作面空气压力达到最大值91.35 kPa。气压的差异逐渐增加从546.8米到556.4米和减少从556.4米到570.8米。此外,一氧化碳的气体放电灾难开采特厚煤层是有效控制的动态平衡多点控制技术

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(U1904128)和河南理工大学的青年教师基础(2019 xqg-08)。